WO2011040514A1 - 操作装置およびこれを備えた電子機器 - Google Patents

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剛 長谷川
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    • H03K2217/94104Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00 characterised by the way in which the control signal is generated using an optical detector characterised by the type of activation using a light barrier

Definitions

  • the present invention relates to an operation device for receiving an operation of an electronic device, and an electronic device including the same.
  • various non-contact type operation devices have been proposed in order to further improve the operability of electronic devices.
  • an operating device there is a sensor that detects the amount of change in capacitance, and detects how close a user's finger or the like is.
  • the operation device generates an operation signal that determines the operation of the electronic device according to the detection result.
  • the operation device determines how to operate the electronic device, and a finger or the like is brought closer to the operation device so that an operation signal related to this operation is generated.
  • the user can operate the operation device to reflect his intention on the operation of the electronic device.
  • the user can operate the electronic device without touching the operation device.
  • tactile sensation for example, a sense of pressing a push button switch or a touch of a touch panel.
  • a contact-type operating device there is basically no tactile sensation and it may be difficult to recognize in this way.
  • the user when the user operates the non-contact type operation device with a finger, for example, the user enters the finger into a detection space (a space where the presence or absence of the finger is detected) in the operation device. At this time, if it is not known which part of the finger has entered the detection space, it becomes difficult for the user to operate the electronic device with high accuracy and intuitively.
  • a detection space a space where the presence or absence of the finger is detected
  • An operation device is an operation device that accepts an operation of an electronic device by an object such as a finger, and sets an detection space in which the object can enter, and detects an existence of the object in the detection space
  • An operation signal generation unit that generates an operation signal that determines the operation content of the electronic device according to a detection result of the detection unit and the object detection unit, and when the presence of the object in the detection space is detected
  • a light irradiation unit that irradiates visible light toward the detection space.
  • the object detection unit also detects the position of the object in the detection space, and the operation signal generation unit generates an operation signal having a different operation content according to a detection result of the position.
  • the configuration According to this structure, it can be set as the operating device which has a some operation pattern.
  • the object detection unit detects the presence / absence and position of the object in the detection space by detecting an amount of change in capacitance accompanying the approach of the object.
  • the detection space may be configured as a space in which the change amount detection result is equal to or greater than a predetermined reference amount when the object is present.
  • the visible light emitted by the light irradiation unit may be set to have different intensities according to the position of the object in the detection space. According to this configuration, the user can visually determine the intensity of light and recognize what operation signal is generated.
  • the light irradiation unit irradiates the visible light toward the detection space from a light irradiation device installed outside the detection space. It is good also as a structure set so that the projection drawing of this irradiation range and the projection drawing of the said detection space when it sees from a light irradiation apparatus may correspond substantially.
  • the portion illuminated by light and the portion that has entered the detection space can be matched as accurately as possible.
  • the user can accurately recognize up to which part such as a finger has entered the detection space.
  • an electronic apparatus includes the operation device having the above-described configuration and operates according to the operation signal. According to this configuration, an electronic apparatus that has enjoyed the advantages of the operation device having the above configuration is realized.
  • the operation device of the present invention when a finger or the like is made to enter the detection space, visible light is irradiated toward the detection space, and thus visible light is applied to a portion that has entered the detection space such as the finger.
  • Embodiments of the present invention will be described below by taking a television broadcast receiver, which is a kind of electronic equipment, as an example.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of the television broadcast receiver.
  • the television broadcast receiver 1 includes a broadcast signal receiving unit 11, a broadcast signal processing unit 12, a display 13, a speaker 14, a control unit 15, an operation unit 16, and the like.
  • the broadcast signal receiving unit 11 is connected to, for example, an antenna, and receives an input of a broadcast signal of a television broadcast.
  • the broadcast signal includes image and audio information of a television program.
  • the broadcast signal receiving unit 11 has a tuner, performs a channel selection process on the broadcast signal, and sends a signal of the selected channel to the subsequent stage side. Which channel is selected is determined by an instruction from the control unit 15.
  • the broadcast signal processing unit 12 performs predetermined processing (demodulation and decoding processing, image and audio adjustment processing, etc.) on the broadcast signal received from the broadcast signal receiving unit 11. As a result, the broadcast signal processing unit 12 generates an image signal including information about the image of the television program and an audio signal including information about the sound of the television program. The generated image signal is sent to the display 13, and the audio signal is sent to the speaker 14.
  • predetermined processing demodulation and decoding processing, image and audio adjustment processing, etc.
  • the display 13 is formed by PDP [Plasma Display Panel], for example, and displays an image based on the image signal received from the broadcast signal processing unit 12.
  • the speaker 14 outputs sound based on the sound signal received from the broadcast signal processing unit 12.
  • the control unit 15 is formed by a CPU, for example, and controls each unit in the television broadcast receiver 1 so that the television broadcast receiver 1 operates normally. For example, the control unit 15 switches each unit so as to realize switching of power ON / OFF, change of a channel to be selected, adjustment of image quality, adjustment of volume, and the like according to a user instruction through the operation unit 16. Control.
  • the operation unit 16 includes a push button switch, a remote control device, and the like, and is operated by a user. An operation signal representing the operation content is transmitted to the control unit 15. Thereby, the control unit 15 can reflect the user's intention in various operations of the television broadcast receiver 1.
  • the operation unit 16 includes a capacitance detection type operation device 17 having a function of detecting the amount of change in capacitance.
  • a capacitance detection type operation device 17 having a function of detecting the amount of change in capacitance.
  • the capacity detection type operating device 17 includes a pad device 21, a capacity detection unit 22, an operation signal generation unit 23, an irradiation intensity adjustment unit 24, a light irradiation device 25, and the like.
  • the pad device 21 has a structure in which the surface of the electrode 21a is covered with a cover 21b. As a result of the user's finger touching or approaching the cover 21b, the capacitance of the pad device 21 changes when approaching the electrode 21a. Note that the amount of change in capacitance increases as the finger approaches the electrode 21a.
  • the capacitance detection unit 22 continuously detects the amount of change in capacitance in the pad device 21. Information obtained by the detection is transmitted to the operation signal generation unit 23 and the irradiation intensity adjustment unit 24.
  • the operation signal generation unit 23 generates an operation signal that determines the operation content of the television broadcast receiver 1 according to the detection result (capacitance change amount) of the capacitance detection unit 22. More specifically, as shown in FIG. 3, when the amount of change is less than a predetermined reference value ⁇ 0, no operation signal is generated. When the amount of change is greater than or equal to ⁇ 0 and less than the predetermined value ⁇ 1, the operation signal A is generated. If the change amount is ⁇ 1 or more and less than the predetermined value ⁇ 2, the operation signal B is generated. When the change amount is ⁇ 2 or more, an operation signal C is generated.
  • Each of the operation signals A to C is a signal for causing the television broadcast receiver 1 to perform different operations (operation signals having different operation contents). More specifically, the operation signal A is a signal for setting the brightness of the image displayed on the display 13 to a predetermined “low level”, and the operation signal B is brighter than the low level of the image.
  • the operation signal C is a signal for setting “normal level”, and the operation signal C is a signal for setting the brightness of the image to “high level” brighter than the middle level. Information of each level (low level to high level) is registered in the capacity detection type operating device 17 in advance.
  • the content of the operation signal shown here is an example, and the present invention is not limited to this.
  • the user can adjust the brightness of the image displayed on the display 13 by bringing his finger close to the pad device 21. Furthermore, the user can realize the adjustment as desired by bringing the finger closer to make the image brighter. In this way, the capacity detection type operating device 17 enables intuitive operation of the television broadcast receiver 1.
  • the irradiation intensity adjustment unit 24 adjusts the intensity of light emitted by the light irradiation device 25 according to the detection result (capacitance change amount) of the capacitance detection unit 22. More specifically, when the amount of change is less than the above-described value ⁇ 0 (when an operation signal is not generated by the operation signal generation unit 23), light is not irradiated. When the amount of change is greater than or equal to ⁇ 0 and less than the above-described value ⁇ 1 (when the operation signal A is generated by the operation signal generation unit 23), the intensity of the light is set to a predetermined “weak level”. .
  • the intensity of the light is “medium level” that is stronger than the weak level.
  • the intensity of the light is set to a “strong level” that is stronger than the intermediate level.
  • the irradiation intensity adjusting unit 24 generates a PWM [Pulse Width Modulation] signal (a duty ratio is determined according to the intensity of light to be set) and sends the signal to the light irradiation apparatus 25, whereby the light irradiation apparatus The intensity of the light irradiated by 25 may be adjusted.
  • the light irradiation device 25 is formed by, for example, an LED [Light Emitting Diode], and irradiates visible light (hereinafter sometimes simply referred to as “light”) with the intensity adjusted by the irradiation intensity adjusting unit 24. .
  • light When the above-described PWM signal is transmitted from the irradiation intensity adjusting unit 24, light is irradiated according to the on-duty of the PWM signal.
  • the light irradiation direction by the light irradiation device 25 is set so that the finger operating the capacitance detection type operation device 17 is illuminated. This point will be described in detail again.
  • FIG. 4 and 5 are external views of the television broadcast receiver 1.
  • 4 is a view of the television broadcast receiver 1 as seen from a slightly upward front side
  • FIG. 5 is a view of the television broadcast receiver 1 as seen from the lateral direction (generally from the left side of FIG. 4).
  • the television broadcast receiver 1 is configured such that the housing 2 in which the display 13 and the like are arranged is supported from below by the support member 3.
  • the pad device 21 is disposed on the upper side of the support member 3, and the light irradiation device 25 is disposed on the lower side of the housing 2.
  • FIGS. 6 to 8 Each figure shows a state in which the pad device 21 and the light irradiation device 25 are viewed from the lateral direction (similar to the case of FIG. 5).
  • the capacitance detection unit 22 detects the amount of change in capacitance due to the user's finger approaching the pad device 21. In other words, it can be seen that a detection space in which the presence / absence and position of a finger (particularly the tip of the finger closest to the electrode 21a) is detected is set around the pad device 21.
  • the capacitance change amount is ⁇ 0
  • the capacitance change amount is ⁇ 1
  • the capacitance change amount is ⁇ 2
  • the locus of the finger position are set as a first boundary 31a, a second boundary 31b, and a third boundary 31c as shown in FIG.
  • the space inside the first boundary 31a (the space in which the amount of change in capacitance becomes ⁇ 0 or more when a finger is present) is the detection space described above.
  • the detection space is opened outward from the pad device 21 so that the user's finger can enter.
  • the light irradiation device 25 is installed outside the detection space, and the light irradiation direction is directed from the outside of the detection space to the inside of the detection space.
  • the capacitance detection unit 22 detects that the amount of change in electrostatic capacitance is equal to or greater than ⁇ 0 (the presence of the finger in the detection space).
  • the light irradiation device 25 irradiates light toward the detection space. Since the light is thus irradiated, the user can clearly recognize that the finger has entered the detection space.
  • the part of the finger that has entered the detection space mainly is illuminated with the light. Therefore, the user can recognize how far the finger has entered the detection space.
  • the amount of change in the capacitance is ⁇ 0 or more and less than ⁇ 1, and this is detected by the capacitance detection unit 22. Is done. In other words, it is detected that the position of the finger is between the first boundary 31a and the second boundary 31b.
  • the operation signal A is generated by the operation signal generation unit 23.
  • the intensity of light emitted from the light irradiation device 25 toward the detection space is adjusted to a “weak level” by the irradiation intensity adjusting unit 24. Therefore, the user can recognize that the finger has entered the region where the operation signal A is generated in the detection space.
  • the amount of change in the capacitance is ⁇ 1 or more and less than ⁇ 2, and this is detected by the capacitance detection unit 22. Is done. In other words, it is detected that the position of the finger is between the second boundary 31b and the third boundary 31c.
  • the operation signal B is generated by the operation signal generation unit 23.
  • the intensity of light emitted from the light irradiation device 25 toward the detection space is adjusted to “medium level” by the irradiation intensity adjusting unit 24. Therefore, the user can recognize that the finger has entered the region where the operation signal B is generated in the detection space.
  • the amount of change in capacitance becomes ⁇ 2 or more, and this is detected by the capacitance detection unit 22. In other words, it is detected that the position of the finger is inside the third boundary 31c.
  • the operation signal C is generated by the operation signal generation unit 23.
  • the intensity of light emitted from the light irradiation device 25 toward the detection space is adjusted to “strong level” by the irradiation intensity adjusting unit 24. Therefore, the user can recognize that the finger has entered the region where the operation signal C is generated in the detection space.
  • the user determines which operation signal is to be generated (that is, how the television broadcast receiver 1 is to be operated). It is possible to determine a position where the finger is to be entered and generate a desired operation signal.
  • the light emitted by the light irradiation device 25 is set to have different intensities according to the position of the finger in the detection space. Therefore, the user visually discriminates the intensity of the irradiated light and determines which operation signal is generated (that is, which operation signal is generated in the detection space where the finger enters). It is possible to recognize.
  • Each operation signal (operation signals A to C) may be generated only when the generation condition of the operation signal is satisfied for a certain time (for example, about 1 second). Thereby, for example, although the user is trying to generate the operation signal B, the generation condition of the operation signal A is temporarily set at that time (while the finger is entering the second boundary 31b). Therefore, a situation in which the operation signal A is generated unintentionally is avoided.
  • the change in capacitance also returns to less than ⁇ 1.
  • FIGS. 9 and 10 show a state in which the pad device 21 and the light irradiation device 25 are viewed from the lateral direction (similar to the case of FIG. 5), and FIG. 10 illustrates a state viewed from the front direction.
  • the first boundary 31a (that is, the outer edge of the detection space) due to the finger sample approaching the pad device 21 is specified. Note that it is desirable to select a finger sample having an average characteristic as much as possible in consideration of individual differences among users. Further, as a method for specifying the first boundary 31a, an experiment may be used, or a calculation, simulation, or the like may be used.
  • the volume detection type operating device 17 When the volume detection type operating device 17 is mainly operated by an object other than a finger, the sample of the object is used instead of the finger sample. In this way, for example, as shown in FIGS. 9 and 10, the first boundary 31a is specified.
  • the irradiation range is set based on the first boundary 31a. That is, the specification of the light irradiation device 25, the installation position, the light irradiation direction, and the like are determined so that the irradiation range is realized. More specifically, as shown in FIG. 9 and FIG. 10, the projection view of the irradiation range and the projection view of the detection space when viewed from the light irradiation device 25 (based on the position of the light irradiation device 25 or a point behind it) The irradiation range is set so that the point projections in FIG. 9 and 10 represents the outer edge of the irradiation range.
  • the irradiation range includes almost all the area of the detection space, and spaces other than the detection space are excluded from the irradiation range as much as possible. Therefore, when a finger enters the detection space, the portion illuminated by light and the portion that has entered the detection space can be matched as accurately as possible. As a result, the user can accurately recognize up to which part of the finger has entered the detection space.
  • the irradiation range In order to make the portion illuminated by the finger and the portion that has entered the detection space as accurate as possible, it is usually desirable to set the irradiation range as described above, but in some cases (for example, The irradiation range may be set to be larger or smaller than this (when considering variations in finger characteristics (individual differences among users), detection errors, etc.).
  • the irradiation range when it is desired to more reliably avoid the situation where the light entering the detection space is not irradiated, the irradiation range may be set larger. Conversely, when it is desired to more reliably avoid the situation where light is irradiated to a portion that has not entered the detection space, the irradiation range may be set smaller.
  • the capacity detection type operating device 17 is operated by a human finger.
  • the present invention is not limited to this, and other objects (for example, other parts of the human body, some devices, etc.) It may be operated by.
  • a non-contact operation is possible by a technique for detecting the amount of change in capacitance, but other various techniques (for example, a technique for detecting the state of infrared rays emitted from a finger or the like) are used. You may be allowed to
  • the detection result is also reflected in the operation signal generation process.
  • the capacitance detection type operating device 17 when the operation of a plurality of patterns (generation of a plurality of types of operation signals) is unnecessary, the finger position is not detected and the presence / absence of the finger in the detection space is detected An operation signal may be generated based only on the result.
  • the capacity detection type operation device 17 receives an operation of the television broadcast receiver 1 (electronic device) by a finger (an example of an object), and the finger is A function space (object detection section) that sets a detection space that is freely accessible and detects the presence or absence of a finger in the detection space, and the operation content of the television broadcast receiver 1 according to the detection result by the object detection section.
  • a function unit operation signal generation unit
  • a function unit light irradiation unit
  • the capacity detection type operating device 17 when a finger is made to enter the detection space, visible light is irradiated toward the detection space, and further, visible light is applied to the part of the finger that has entered the detection space. Is done. Therefore, even though it is a non-contact type operation device, it is possible for the user to easily recognize that the operation has been performed and which part such as a finger is in the detection space.
  • the present invention can be used for electronic devices such as a television broadcast receiver.

Abstract

 本発明に係る操作装置は、指などの物体による電子機器の操作を受付けるための操作装置において、前記物体が進入自在となっている検知空間を設定し、該検知空間における前記物体の存否を検知する物体検知部と、前記物体検知部による検知の結果に応じて、前記電子機器の動作を決める操作信号を生成する、操作信号生成部と、前記検知空間における前記物体の存在が検出されたときに、前記検知空間に向けて可視光線を照射する光照射部と、を備えた構成とする。本構成によれば、検知空間に指などを進入させたときに、検知空間に向けて可視光線が照射され、ひいては、指などの検知空間に進入した部分に可視光線が照射される。

Description

操作装置およびこれを備えた電子機器
 本発明は、電子機器の操作を受付けるための操作装置、およびこれを備えた電子機器に関する。
 従来、電子機器の操作性等をより向上させるため、非接触型の操作装置が種々提案されている。このような操作装置の一例としては、静電容量の変化量を検知するセンサが備えられており、ユーザの指等がどの程度接近したかを検出するものがある。当該操作装置は、この検出結果に応じて、電子機器の動作を決める操作信号を生成することになる。
 一方、当該操作装置を使うユーザから見れば、電子機器をどのように動作させたいかを決め、この動作に係る操作信号が生成されるように、当該操作装置に指等を近づける。これによりユーザは、当該操作装置を操作して、電子機器の動作に自分の意図を反映させることが可能である。
特開2001-238146号公報 特開平7-288875号公報
 上述したような非接触型の操作装置を用いれば、ユーザは、当該操作装置に触れなくても、電子機器を操作することが可能である。しかしユーザは、接触型の操作装置を用いるときは、触感(例えば、押しボタンスイッチを押した感覚や、タッチパネルに触れた感覚)によって、確かに操作を行ったということを認識し易いが、非接触型の操作装置を用いるときは、基本的に触感がないため、このように認識することが難しい場合がある。
 この点、ユーザにとっては、確かに操作を行ったということが認識できないと、電子機器を思い通りに利用することができず、不便を感じることになる。そのため、何らかの手法により、このような認識が可能となっていることが望まれる。
 またユーザは、非接触型の操作装置を例えば指で操作するにあたり、当該操作装置における検知空間(指の存否などが検知される空間)に指を進入させることになる。このとき、その指のどの部分までが検知空間に進入しているかが判らなければ、ユーザにとって、電子機器を精度良くかつ直感的に操作することが難しくなる。
 本発明に係る操作装置は、指などの物体による電子機器の操作を受付ける操作装置において、前記物体が進入自在となっている検知空間を設定し、該検知空間における前記物体の存否を検知する物体検知部と、前記物体検知部による検知の結果に応じて、前記電子機器の動作内容を決める操作信号を生成する、操作信号生成部と、前記検知空間における前記物体の存在が検知されたときに、前記検知空間に向けて可視光線を照射する光照射部と、を備えた構成とする。
 本構成によれば、検知空間に指などを進入させたときに、検知空間に向けて可視光線が照射され、ひいては、指などの検知空間に進入した部分に可視光線が照射される。そのため、非接触型の操作装置でありながら、ユーザにとって、確かに操作を行ったことや、指等のどの部分が検知空間にあるかを、容易に認識することが可能となる。
 また上記構成において、前記物体検知部は、前記検知空間における前記物体の位置をも検知し、前記操作信号生成部は、当該位置の検知結果に応じて、異なる前記動作内容の操作信号を生成する構成とする。本構成によれば、複数の操作パターンを有する操作装置とすることができる。
 また上記構成としてより具体的には、前記物体検知部は、前記物体の接近に伴う静電容量の変化量を検知することによって、前記検知空間における前記物体の存否および位置を検知するものであり、前記検知空間は、前記物体が存在しているときに、前記変化量の検知結果が所定の基準量以上となる空間として、設定されている構成としてもよい。
 また上記構成において、前記光照射部が照射する可視光線は、前記検知空間における前記物体の位置に応じて、異なる強度に設定される構成としてもよい。本構成によれば、ユーザは、光の強度を視覚的に判別し、どのような操作信号が生成されるかを認識することが可能となる。
 また上記構成において、前記光照射部は、前記検知空間の外側に設置された光照射装置から、前記検知空間に向けて前記可視光線を照射するものであり、前記可視光線の照射範囲は、該光照射装置から見た場合の、該照射範囲の投影図と前記検知空間の投影図とが、略一致するように設定されている構成としてもよい。
 本構成によれば、検知空間に指等が進入したときに、光に照らされる部分と、検知空間に進入した部分とを、できるだけ精度良く一致させることが可能となる。その結果、ユーザは、指等のどの部分までが検知空間に進入したのかを、精度良く認識することが可能となる。
 また本発明に係る電子機器は、上記構成の操作装置を備え、前記操作信号に応じて動作する構成とする。本構成によれば、上記構成の操作装置に係る利点を享受した電子機器が実現される。
 本発明に係る操作装置によれば、検知空間に指などを進入させたときに、検知空間に向けて可視光線が照射され、ひいては、指などの検知空間に進入した部分に可視光線が照射される。
本発明の実施形態に係るテレビ放送受像機の構成図である。 当該テレビ放送受像機に設けられた、容量検知型操作装置の構成図である。 静電容量の変化量と生成される操作信号との関係を示す説明図である。 当該テレビ放送受像機の外観図である。 当該テレビ放送受像機の、別の方向から見た外観図である。 容量検知型操作装置の動作に関する説明図である。 容量検知型操作装置の動作に関する説明図である。 容量検知型操作装置の動作に関する説明図である。 光照射装置における光の照射範囲の設定に関する説明図である。 光照射装置における光の照射範囲の設定に関する説明図である。
 本発明の実施形態について、電子機器の一種であるテレビ放送受像機を例に挙げて、以下に説明する。
 図1は、当該テレビ放送受像機の構成図である。本図に示すように当該テレビ放送受像機1は、放送信号受信部11、放送信号処理部12、ディスプレイ13、スピーカ14、制御部15、および操作部16などを備えている。
 放送信号受信部11は、例えばアンテナに接続されており、テレビ放送の放送信号の入力を受付ける。当該放送信号には、テレビ番組の画像や音声の情報が含まれている。また放送信号受信部11はチューナを有しており、放送信号に対して選局処理を施し、選局されたチャンネルの信号を後段側に送出する。何れのチャンネルが選局されるかは、制御部15の指示によって決められる。
 放送信号処理部12は、放送信号受信部11から受取った放送信号に対して、所定の処理(復調や復号を行う処理、画像や音声を調整する処理など)を施す。これにより放送信号処理部12は、テレビ番組の画像の情報を含んだ画像信号、およびテレビ番組の音声の情報を含んだ音声信号を生成する。生成された画像信号はディスプレイ13に送出され、音声信号はスピーカ14に送出される。
 ディスプレイ13は、例えばPDP[Plasma Display Panel]によって形成されており、放送信号処理部12から受取った画像信号に基づいて、画像を表示する。またスピーカ14は、放送信号処理部12から受取った音声信号に基づいて、音声を出力する。
 制御部15は、例えばCPUによって形成されており、テレビ放送受像機1が正常に動作するように、テレビ放送受像機1内の各部を制御する。例えば制御部15は、操作部16を通じたユーザの指示に応じた、電源のON/OFFの切替、選局するチャンネルの変更、画質の調整、音量の調整などが実現されるように、各部を制御する。
 操作部16は、押しボタンスイッチやリモートコントロール装置などを有しており、ユーザによって操作されるようになっている。そしてこの操作内容を表す操作信号は、制御部15に伝送されるようになっている。これにより制御部15は、テレビ放送受像機1の各種動作に、ユーザの意図を反映させることが可能となっている。
 また操作部16は、静電容量の変化量を検知する機能を有した、容量検知型操作装置17を備えている。ここで容量検知型操作装置17の構成について、図2を参照しながら、以下に説明する。
 図2に示すように、容量検知型操作装置17は、パッド装置21、容量検知部22、操作信号生成部23、照射強度調整部24、および光照射装置25などを備えている。
 パッド装置21は、電極21aの表面がカバー21bで覆われた構造となっている。ユーザの指がカバー21bに接触あるいは接近した結果、電極21aに接近すると、パッド装置21における静電容量が変化する。なお当該静電容量の変化量は、指が電極21aに近づくほど、より大きくなる。
 容量検知部22は、パッド装置21における静電容量の変化量を、継続的に検知する。当該検知によって得られた情報は、操作信号生成部23および照射強度調整部24に伝送される。
 操作信号生成部23は、容量検知部22の検知結果(静電容量の変化量)に応じて、テレビ放送受像機1の動作内容を決める操作信号を生成する。より具体的には図3に示すように、当該変化量が所定の基準値α0に満たない場合は、操作信号は生成されない。そして、当該変化量がα0以上であって、所定の値α1未満である場合は、操作信号Aが生成される。また当該変化量がα1以上であって、所定の値α2未満である場合は、操作信号Bが生成される。また当該変化量がα2以上である場合は、操作信号Cが生成される。
 つまり、静電容量の変化量がα0以上でα1未満となることが、操作信号Aの生成条件であり、同じくα1以上でα2未満となることが、操作信号Bの生成条件であり、同じくα2以上となることが、操作信号Cの生成条件であるといえる。なお各値(α0~α2)の情報としては、何らかの妥当な値が、容量検知型操作装置17に予め登録されている。
 操作信号A~Cの各々は、テレビ放送受像機1にそれぞれ異なる動作をさせる信号(異なる動作内容の操作信号)となっている。より具体的には、操作信号Aは、ディスプレイ13に表示される画像の明るさを所定の「低レベル」に設定させる信号であり、操作信号Bは、当該画像の明るさを低レベルより明るい「通常レベル」に設定させる信号であり、操作信号Cは、当該画像の明るさを中レベルより明るい「高レベル」に設定させる信号となっている。各レベル(低レベル~高レベル)の情報は、容量検知型操作装置17に予め登録されている。なおここで示した操作信号の内容は一例であり、これに限定されるものではない。
 これによりユーザは、パッド装置21に指を近づけることによって、ディスプレイ13に表示される画像の明るさを調整させることが可能である。更にユーザは、当該画像をより明るくさせたい程、指をより近づけることによって、希望通りの調整を実現させることができる。このように容量検知型操作装置17は、テレビ放送受像機1の直感的な操作を可能とする。
 また照射強度調整部24は、容量検知部22の検知結果(静電容量の変化量)に応じて、光照射装置25が照射する光の強度を調整する。より具体的には、当該変化量が先述した値α0に満たない場合(操作信号生成部23によって操作信号が生成されない場合)は、光が照射されないようにする。そして、当該変化量がα0以上であって先述した値α1未満である場合(操作信号生成部23によって操作信号Aが生成される場合)は、当該光の強度を所定の「弱レベル」とする。また当該変化量がα1以上であって先述した値α2未満である場合(操作信号生成部23によって操作信号Bが生成される場合)は、当該光の強度を、弱レベルより強い「中レベル」とする。また当該変化量がα2以上である場合(操作信号生成部23によって操作信号Cが生成される場合)は、当該光の強度を、中レベルより強い「強レベル」とする。
 なお各レベル(弱レベル~強レベル)の情報は、容量検知型操作装置17に予め登録されている。また照射強度調整部24は、PWM[Pulse Width Modulation]信号(設定しようとする光の強度に応じて、デューティ比が決められる)を生成して光照射装置25に送出することにより、光照射装置25が照射する光の強度を調整するようになっていても良い。
 光照射装置25は、例えばLED[Light Emitting Diode]によって形成されており、照射強度調整部24によって調整された強度にて、可視光線(以下、単に「光」と称することがある)を照射する。照射強度調整部24から先述したPWM信号が送出される場合は、PWM信号のオンデューティに応じて、光が照射される。また光照射装置25による光の照射方向は、容量検知型操作装置17を操作している指が照らされるように設定されている。この点については、改めて詳細に説明する。
 また図4および図5に、テレビ放送受像機1の外観図を示す。なお図4は、テレビ放送受像機1を正面のやや斜め上方向から見たものであり、図5は、横方向から(図4の概ね左側から)見たものである。このようにテレビ放送受像機1は、ディスプレイ13などが配置されている筐体2が、支持部材3によって、下方から支えられるような形態となっている。またパッド装置21は、支持部材3の上側に配置されており、光照射装置25は、筐体2の下側に配置されている。
 次に、容量検知型操作装置17の動作について、図6から図8の各図を参照しながら説明する。なお何れの図も、パッド装置21や光照射装置25を、横方向(図5の場合と同様)から見た状態を表している。
 先述した通り、容量検知部22は、ユーザの指がパッド装置21に近づくことによる、静電容量の変化量を検知するようになっている。このことは換言すれば、指(特に電極21aに最も近くなる、指の先端部分)の存否や位置が検知される検知空間が、パッド装置21の周辺に設定されていると見ることができる。
 より具体的には、静電容量の変化量がα0となるとき、静電容量の変化量がα1となるとき、および静電容量の変化量がα2となるときにおける、指の位置の軌跡(曲面)が、それぞれ図6に示すように、第1境界31a、第2境界31b、および第3境界31cと設定されている。
 そして第1境界31aの内側の空間(指が存在しているときに、静電容量の変化量がα0以上となる空間)が、先述した検知空間ということになる。検知空間は、パッド装置21から外側に向けて開放されており、ユーザの指が進入自在となっている。また光照射装置25は検知空間の外側に設置されており、光の照射方向は、検知空間の外側から検知空間の内側に向いたものとなっている。
 そして指が検知空間に進入すると、容量検知部22によって、静電容量の変化量がα0以上となったこと(検知空間に指が存在すること)が検知される。このとき、光照射装置25は、検知空間に向けて光を照射する。このように光が照射されるため、ユーザは、検知空間に指が進入した状態であることを、明確に認識することが可能となっている。
 そして更に、検知空間に向けて光が照射されることにより、指における主に検知空間に進入している部分が、光に照らされる。そのためユーザは、指のどこまでの部分が検知空間に進入しているかを、認識することが可能となっている。
 なお図7に示すように、指が第1境界31aと第2境界31bの間に進入した場合は、静電容量の変化量はα0以上かつα1未満となり、このことが容量検知部22によって検知される。換言すれば、指の位置が、第1境界31aと第2境界31bの間であることが検知される。
 この場合、操作信号Aの生成条件が満たされるため、操作信号生成部23によって操作信号Aが生成されることになる。そしてこのとき、光照射装置25が検知空間に向けて照射する光の強度は、照射強度調整部24によって「弱レベル」に調整される。そのためユーザは、検知空間の中でも、操作信号Aが生成される領域に指が進入したことを、認識することが可能である。
 また図8に示すように、指が第2境界31bと第3境界31cの間に進入した場合は、静電容量の変化量はα1以上かつα2未満となり、このことが容量検知部22によって検知される。換言すれば、指の位置が、第2境界31bと第3境界31cの間であることが検知される。
 この場合、操作信号Bの生成条件が満たされるため、操作信号生成部23によって操作信号Bが生成されることになる。そしてこのとき、光照射装置25が検知空間に向けて照射する光の強度は、照射強度調整部24によって「中レベル」に調整される。そのためユーザは、検知空間の中でも、操作信号Bが生成される領域に指が進入したことを、認識することが可能である。
 また指が第3境界31cより内側に進入した場合、静電容量の変化量はα2以上となり、このことが容量検知部22によって検知される。換言すれば、指の位置が、第3境界31cより内側であることが検知される。
 この場合、操作信号Cの生成条件が満たされるため、操作信号生成部23によって操作信号Cが生成される。そしてこのとき、光照射装置25が検知空間に向けて照射する光の強度は、照射強度調整部24によって「強レベル」に調整される。そのためユーザは、検知空間の中でも、操作信号Cが生成される領域に指が進入したことを、認識することが可能である。
 容量検知型操作装置17では上述した動作がなされるため、ユーザは、どの操作信号を生成させたいか(つまり、テレビ放送受像機1をどのように動作させたいか)に応じて、検知空間のどの位置まで指を進入させるかを決め、所望の操作信号を生成させることができる。また光照射装置25が照射する光は、検知空間における指の位置に応じて、異なる強度に設定される。そのためユーザは、照射される光の強度を視覚的に判別し、どの操作信号が生成されるか(つまり、検知空間の中でも、どの操作信号が生成される領域に指が進入したか)を、認識することが可能となっている。
 なお各操作信号(操作信号A~C)は、その操作信号の生成条件が一定時間(例えば1秒程度)続けて満たされている場合に限り、生成されるようにしても構わない。これにより、例えばユーザが、操作信号Bを生成させようとしているにも関わらず、そのときに(第2境界31bの内側にまで指を進入させる途中に)、操作信号Aの生成条件が一時的に満たされてしまい、操作信号Aが意図せずに生成されるといった事態が回避される。
 また指が検知空間に進入した後、検知空間の外に戻った場合(ユーザが指を引っ込めた場合)には、静電容量の変化量もα1未満に戻ることになる。これにより、光照射装置25からは光が照射されないようになり、ユーザは、指が検知空間の外に出たことを認識することができる。
 次に、光照射装置25が光を照射する範囲(以下、適宜「照射範囲」と略記する)を設定するための工程について、図9および図10を参照しながら説明する。なお図9は、パッド装置21や光照射装置25を、横方向(図5の場合と同様)から見た状態を表し、図10は、正面方向から見た状態を表している。
 まず照射範囲の設定にあたっては、指のサンプルがパッド装置21に近づくことによる、第1境界31a(つまり、検知空間の外縁)が特定される。なお指のサンプルとしては、ユーザの個人差などを考慮して、できるだけ平均的な特性のものが選ばれることが望ましい。また第1境界31aの特定手法としては、実験によるものであっても良く、計算やシミュレーション等によるものであっても良い。
 また容量検知型操作装置17が、主に指以外の物体により操作されるものである場合は、指のサンプルの代わりに、その物体のサンプルが使われることになる。このようにして、例えば図9および図10に示すように、第1境界31aが特定されることになる。
 第1境界31aが特定されたら、この第1境界31aを基準として、照射範囲が設定される。つまり当該照射範囲が実現されるように、光照射装置25の仕様や設置される位置、および光の照射方向などが決定される。より具体的には、図9および図10に示すように、光照射装置25から見た場合の照射範囲の投影図と検知空間の投影図(光照射装置25の位置あるいはその後方の点を基準とした、点投影の図)が、略一致するように照射範囲が設定される。なお図9および図10の一点鎖線33は、照射範囲の外縁を表している。
 このように設定されると、照射範囲には検知空間のほぼ全ての領域が含まれるとともに、照射範囲から、検知空間以外の空間が極力除外されることになる。そのため、検知空間に指が進入したときに、光に照らされる部分と、検知空間に進入した部分とを、できるだけ精度良く一致させることが可能となる。その結果、ユーザは、指のどの部分までが検知空間に進入したのかを、精度良く認識することが可能となる。
 なお、指の光が照らされる部分と検知空間に進入した部分とを、できるだけ精度良く一致させるには、通常、上述した通りに照射範囲が設定されることが望ましいが、場合によっては(例えば、指の特性のバラツキ(ユーザの個人差)や、検知誤差などを考慮する場合)、これよりも大きめ或いは小さめに、照射範囲が設定されるようにしても構わない。
 この場合、検知空間に進入した部分に光が照射されないという事態を、より確実に回避させたいときは、照射範囲が大きめに設定されるようにすれば良い。また逆に、検知空間に進入していない部分に光が照射されてしまうという事態を、より確実に回避させたいときは、照射範囲が小さめに設定されるようにすれば良い。
 なお本実施形態では、容量検知型操作装置17は人の指によって操作されるものとしたが、これに限られるものではなく、その他の物体(例えば、人体の他の部分や、何らかの器具など)によって操作されるようにしても良い。また本実施形態では、静電容量の変化量を検知する手法によって、非接触の操作を可能としているが、その他の種々の手法(例えば、指などから出る赤外線の状態を検知する手法)が用いられるようにしても構わない。
 また本実施形態では、検知空間における指の存否だけでなく、検知空間における指の位置も検出され、この検出結果も、操作信号の生成処理に反映されるようになっている。この点、容量検知型操作装置17において、複数パターンの操作(複数種の操作信号の生成)が不必要である場合には、指の位置までは検出されず、検知空間における指の存否の検出結果だけに基づいて、操作信号が生成されるようになっていても構わない。
 以上に説明した通り、本実施形態に係る容量検知型操作装置17(操作装置)は、指(物体の一例)によるテレビ放送受像機1(電子機器)の操作を受付けるものであって、指が進入自在となっている検知空間を設定し、検知空間における指の存否を検知する機能部(物体検知部)と、物体検知部による検知の結果に応じて、テレビ放送受像機1の動作内容を決める操作信号を生成する機能部(操作信号生成部)と、検知空間における指の存在が検知されたときに、検知空間に向けて可視光線を照射する機能部(光照射部)と、を備えている。
 その結果、容量検知型操作装置17によれば、検知空間に指を進入させたときに、検知空間に向けて可視光線が照射され、ひいては、検知空間に進入した指の部分に可視光線が照射される。そのため、非接触型の操作装置でありながら、ユーザにとって、確かに操作を行ったことや、指などのどの部分が検知空間にあるかを、容易に認識することが可能となっている。
 以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこの内容に限定されるものではない。また本発明の実施形態は、本発明の主旨を逸脱しない限り、種々の改変を加えることが可能である。
 本発明は、テレビ放送受像機などの電子機器に利用することができる。
   1  テレビ放送受像機(電子機器)
   2  筐体
   3  支持部材
  11  放送信号受信部
  12  放送信号処理部
  13  ディスプレイ
  14  スピーカ
  15  制御部
  16  操作部
  17  容量検知型操作装置(操作装置)
  21  パッド装置
  21a カバー
  21b 電極
  22  容量検知部
  23  操作信号生成部
  24  照射強度調整部
  25  光照射装置
  31a 第1境界(検知空間の外縁)
  31b 第2境界
  31c 第3境界

Claims (7)

  1.  指などの物体による電子機器の操作を受付ける操作装置において、
     前記物体が進入自在となっている検知空間を設定し、該検知空間における前記物体の存否を検知する物体検知部と、
     前記物体検知部による検知の結果に応じて、前記電子機器の動作内容を決める操作信号を生成する、操作信号生成部と、
     前記検知空間における前記物体の存在が検知されたときに、前記検知空間に向けて可視光線を照射する光照射部と、
     を備えたことを特徴とする操作装置。
  2.  前記物体検知部は、前記検知空間における前記物体の位置をも検知し、
     前記操作信号生成部は、当該位置の検知結果に応じて、異なる前記動作内容の操作信号を生成することを特徴とする請求項1に記載の操作装置。
  3.  前記物体検知部は、
     前記物体の接近に伴う静電容量の変化量を検知することによって、前記検知空間における前記物体の存否および位置を検知するものであり、
     前記検知空間は、
     前記物体が存在しているときに、前記変化量の検知結果が所定の基準量以上となる空間として、設定されていることを特徴とする請求項2に記載の操作装置。
  4.  前記光照射部が照射する可視光線は、
     前記検知空間における前記物体の位置に応じて、異なる強度に設定されることを特徴とする請求項3に記載の操作装置。
  5.  前記光照射部は、
     前記検知空間の外側に設置された光照射装置から、前記検知空間に向けて前記可視光線を照射するものであり、
     前記可視光線の照射範囲は、
     前記光照射装置から見た場合の、該照射範囲の投影図と前記検知空間の投影図とが、略一致するように設定されていることを特徴とする請求項3または請求項4に記載の操作装置。
  6.  請求項1に記載の操作装置を備え、前記操作信号に応じて動作することを特徴とする電子機器。
  7.  情報を表示する表示部と、
     ユーザの非接触操作を受け付ける操作部と、
     前記非接触操作が有効な空間内における物体の有無を検知する検知部と、
     前記検知部が物体有と検知したときに照明を行う照明部と、を備えた電子機器。
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