JP2022029506A - 人体部位検知装置及び三次元入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】環境温度の上昇や下降に左右されず、焦電型赤外線センサで、検知空間及び投影空間領域に、人体部位が挿入されたことを確実に検知することを可能とした人体部位検知装置及び三次元入力装置を提供する。【解決手段】人体部位が検知空間内へ挿入されたことを検知する人体部位検知装置であって、検知空間側から放射される赤外線光を受光し、検知空間の温度を測定可能とする焦電型赤外線センサと、検知空間内の温度を調整可能とする温度調整手段と、焦電型赤外線センサによる検知の結果に基づいて、検知空間の温度が人の平熱温度範囲に重ならない一定の設定温度領域を維持するように、温度調整手段を制御する制御部と、を備え、制御部は、焦電型赤外線センサが検知する検知空間の温度の変化に基づいて、検知空間に人体部位が挿入されたものと認識する。【選択図】図１

Description

本発明は、検知空間に人の指や手といった人体部位が挿入されたことを検知可能な人体部位検知装置に関する。また、本発明は、検知空間に設定された投影空間領域に入力端子の画像又は映像を表出させ、上記投影空間領域に表出される入力端子の画像又は映像に対し、人体部位の挿入を検知し、入力端子の画像又は映像に対応する情報を入力可能とする三次元入力装置に関する。

所定の検知空間内に、人の指などの人体部位が挿入されたことを検知する装置は各種提案されており焦電型赤外線センサを用いたものとしては、例えば特許文献１に記載のシャッタ制御装置が挙げられる。この装置では、取引対象物が入出される操作室の開口部の近傍部分に、人体から放射される遠赤外線を検知するセンサを配置し、センサからの検出値に応じてシャッタの閉動作を停止する制御を行っている。

また、三次元入力装置には従来、様々なタイプのものが存在し、例えば下記特許文献２に示すように空間に入力端子に相応する浮遊画像を表出させるタイプのものがある。

こうした三次元入力装置は、非接触による入力装置としてウイルスによる感染予防対策からその普及が急がれるところであり、出願人は確実かつ高性能の三次元入力装置の開発を着手していたところである。

特開昭６３－７６０９６号公報 特許第５０３６８７５号公報

そうした中、出願人は、三次元入力装置において、投影空間領域に入力端子の画像又は映像を表出させ、上記投影空間領域に表出される入力端子の画像又は映像に対し、人体部位の挿入を検知する手段として、焦電型赤外線センサを採用し、このセンサの検知空間内に上記投影空間領域を設定した機器の開発を行った。焦電型赤外線センサは、投影空間領域に人体部位の挿入がなされた場合にその人体部位の体温（例えば３５°Ｃ～３７°Ｃ）を上記センサで検知し、上記投影空間領域に人体が挿入されたものとして、入力端子の画像又は映像を表出させ、入力端子の画像又は映像に対応する情報を入力可能とする機器の開発を行ったところである。すなわち、こうした焦電型赤外線センサを採用することで、真に人体部位が投影空間領域に挿入されたことを認識させることとし、例えば昆虫（ハエ、蚊）等の侵入により、誤って投影空間領域に入力端子の画像又は映像を表出させ、入力端子の画像又は映像に対応する情報が誤って入力される誤動作を防止することが可能となる。

ただ、焦電型赤外線センサで投影空間領域に人の指や手からなる人体部位の挿入を検知する場合において、夏場投影空間領域の温度が体温付近の３５°Ｃ以上に達すると、投影空間領域に人体部位が挿入されても、人体部位から放射される赤外線による温度変化を正確に検知することが難しいケースがあり、出願人において試行錯誤により、こうした誤動作を防止すべく、本発明の人体部位検知装置及び三次元入力装置の開発を行ったところである。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、環境温度の上昇や下降に左右されず、焦電型赤外線センサで、検知空間及び投影空間領域に、人体部位が挿入されたことを確実に検知することを可能とした人体部位検知装置及び三次元入力装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の人体部位検知装置は、人体部位が検知空間内へ挿入されたことを検知する人体部位検知装置であって、検知空間側から放射される赤外線光を受光し、検知空間の温度を測定可能とする焦電型赤外線センサと、検知空間内の温度を調整可能とする温度調整手段と、焦電型赤外線センサによる検知の結果に基づいて、検知空間の温度が人の平熱温度範囲に重ならない一定の設定温度領域を維持するように、温度調整手段を制御する制御部と、を備え、制御部は、焦電型赤外線センサが検知する検知空間の温度の変化に基づいて、検知空間に人体部位が挿入されたものと認識することを特徴としている。

本発明の人体部位検知装置において、温度調整手段は、検知空間を挟んで焦電型赤外線センサと対向して配置されることが好ましい。

本発明の人体部位検知装置において、平熱温度範囲は３５°Ｃ～３７°Ｃの範囲であり、設定温度領域として３７°Ｃを超える第１温度領域が設定される場合、温度調整手段としてヒータが配置され、設定温度領域として３５°Ｃ未満の第２温度領域が設定される場合、温度調整手段として冷却体が配置されることが好ましい。

本発明の三次元入力装置は、投影空間領域に入力端子の画像又は映像を表出させ、投影空間領域に表出される入力端子の画像又は映像に対し、人の指や手からなる人体部位の挿入を検知し、入力端子の画像又は映像に対応する情報を入力可能とする三次元入力装置であって、投影空間領域側から放射される赤外線光を受光し、投影空間領域の温度を測定可能とする焦電型赤外線センサと、投影空間領域内の温度を調整可能とする温度調整手段と、焦電型赤外線センサによる検知の結果に基づいて、投影空間領域の温度が人の平熱温度範囲に重ならない一定の設定温度領域を維持するように、温度調整手段を制御する制御部と、を備え、制御部は、焦電型赤外線センサが検知する検知空間の温度の変化に基づいて、検知空間に人体部位が挿入されたものと認識し、三次元入力装置は、人体部位の挿入が認識されたたとき、投影空間領域に入力端子の画像又は映像を表出させ、投影空間領域に表出された入力端子の画像又は映像に対する人体部位の接触を検知して、対象信号の入力を可能とする検知入力手段をさらに備えることを特徴としている。

本発明の三次元入力装置において、平熱温度範囲は３５°Ｃ～３７°Ｃの範囲であり、設定温度領域は、３７°Ｃを超える第１温度領域、又は、３５°Ｃ未満の第２温度領域であることが好ましい。

本発明の三次元入力装置において、設定温度領域は３７°Ｃを超える第１温度領域であって、検知入力手段は、焦電型赤外線センサが検知する投影空間領域の温度が、第１温度領域よりも低い温度である場合、投影空間領域の直下位置に配設される、温度調整手段としてのヒータを駆動させて、投影空間領域の温度を第１温度領域又はそれ以上の温度とすることが好ましい。
上記ヒータは、電熱板とサーミスタのいずれかであることが好ましい。

本発明の三次元入力装置において、設定温度領域は３５°Ｃ未満の第２温度領域であって、検知入力手段は、焦電型赤外線センサが検知する投影空間領域の温度が、第２温度領域よりも高い温度である場合、投影空間領域の直下位置に配設される、温度調整手段としての冷却体を駆動させて、投影空間領域の温度を第２温度領域又はそれ以下の温度とすることが好ましい。
上記冷却体は、ペルチェ素子であることが好ましい。

本発明によると、設置場所の環境温度の上昇や下降に左右されず、焦電型赤外線センサで、検知空間又は投影空間領域に、人体部位が挿入されたことを確実に検知することが可能となった、人体部位検知装置及び三次元入力装置を提供することができる。

第１実施形態に係る人体部位検知装置置の全体構成を示す斜視図である。 図１のＩＩ面に沿う断面図である。 図１と図２に示す人体部位検知装置の機能ブロック図である。 第１実施形態の人体部位検知装置の処理の流れを示すフローチャートである。 第１実施形態における温度変化例とヒータ駆動領域を示すグラフである。 第１実施形態の変形例における温度変化例と冷却体駆動領域を示すグラフである。 第２実施形態に係る三次元入力装置の全体構成を示す斜視図である。 図６のＶＩＩＩ面に沿う断面図である。 図６と図７に示す三次元入力装置の機能ブロック図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ投影空間領域に表出される入力端子の画像例を示すモニタ図である。 第２実施形態の三次元入力装置の動作の流れを示すフローチャートである。 第３実施形態の三次元入力装置の動作の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態に係る、人体部位検知装置、及び、この人体部位検知装置を含んだ三次元入力装置について図面を参照しつつ詳しく説明する。

＜第１実施形態＞
図１又は図２に示すように、本実施形態にかかる人体部位検知装置１０は、装置本体１１と、装置本体１１に設けられた、焦電型赤外線センサ２０、及び、温度調整手段としてのヒータ４０とを備える。さらに、図３に示すように、人体部位検知装置１０は、温度算出部２１、及び、認識部としての機能も有する制御部５０を備える。

装置本体１１は、載置部１２と、支持部１３と、上側筐体部１４とを備える。載置部１２は、固定台等上に載置され、板状の形状を有する。上側筐体部１４は、載置部１２から上方向へ延出する支持部１３の上部に設けられ、載置部１２と互いに対向するように配置される。載置部１２と上側筐体部１４との間には、検知空間１５が形成される。

上側筐体部１４には、焦電型赤外線センサ２０が設けられている。焦電型赤外線センサ２０は、検知空間１５側から入射する赤外線光ＩＲを受光することで、受光素子の電気的性質が変化する。焦電型赤外線センサ２０に用いる受光素子としては、例えば、熱電素子、焦電素子、ボロメータが挙げられる。

焦電型赤外線センサ２０の受光素子における電気的性質の変化、例えば起電力の発生による電流値の変化は温度算出部２１へ出力され、ここで温度の変化量が算出される。算出された温度変化量は制御部５０へ出力される。

制御部５０は、焦電型赤外線センサ２０によって検知された温度に基づいて、検知空間１５の温度が、人の平熱温度範囲に重ならず、上記平熱温度範囲よりも高い温度領域（設定温度領域）を維持するように、ヒータ駆動部４１に駆動信号を出力し、これによって温度調整手段としてのヒータ４０の駆動を制御する。ここで、人の平熱温度範囲は、例えば３５°Ｃから３７°Ｃ（３５°Ｃ以上３７°Ｃ以下）であるが、下限温度は３５°Ｃよりも高い温度にすることができ、上限温度は３７°Ｃよりも低い温度又は高い温度にすることもできる。

ヒータ４０は、載置部１２において、検知空間１５の直下の位置において、焦電型赤外線センサ２０と対向するように設けられている。ヒータ４０は、例えば、電熱板やサーミスタによって構成される。

上記設定温度領域は、人の平熱温度範囲よりも高い温度領域であり、任意の範囲に設定できる。この設定温度領域は、例えば、３７°Ｃを上回る全温度範囲とすることもできるが、上限値を例えば５０°Ｃ以下に設定することもできる。また、設定温度領域の下限値を平熱温度範囲の上限値よりも少し高い温度に設定すると、例えば、平熱温度範囲の上限値が３７°Ｃである場合に設定温度領域の下限値を３７．５°Ｃに設定すると、やや平熱の高い人の指が検知空間１５に挿入された場合の誤検知を防止しやすくなる。図５に示す例では、設定温度領域を３７°Ｃを超える温度（第１温度領域）に設定しており、時刻の経過に対して検知空間１５の温度が変化する中で、３７°Ｃ以下となった時刻の領域（ヒータ駆動領域）において、ヒータ４０が駆動され、その後の時刻では３７°Ｃを超える温度に回復している。

このように設定温度領域を設定し、検知空間１５の温度が設定温度領域を維持するように制御すると、設定温度領域よりも低い温度の人体部位、例えば手の指、手、足の指、足が検知空間１５に挿入されると、この人体部位が放射される遠赤外線を焦電型赤外線センサ２０が検知することができ、検知空間１５の温度変化に基づいて、認識部としての制御部５０が人体部位の挿入を認識する。一方、虫が検知空間１５を一時的に侵入した場合、焦電型赤外線センサ２０の直下の空中を虫が通過するのは一瞬であるため、この通過に起因する遠赤外線の放射はきわめてわずかな量であるため、焦電型赤外線センサ２０では検知されず、虫の侵入は認識されない。また、検知空間１５を構成する、載置部１２、支持部１３、及び、上側筐体部１４の表面に虫が止まったとしても、焦電型赤外線センサ２０の直下でなければ、虫からの遠赤外光が検知されることがないため人体部位の挿入として誤検知するおそれがない。

図４を参照して、人体部位検知装置１０の処理の流れについて説明する。
電源オン信号の入力があったとき（ステップＳ１１）、制御部５０は動作を開始し、焦電型赤外線センサ２０（人感センサ）と温度算出部２１を動作させ、検知空間１５における温度変化の測定を開始させる（ステップＳ１２）。電源オン信号は、利用者の操作によって発生するほか、例えば、人体部位検知装置１０がエレベータに設置されている場合に、エレベータが起動されたときに与えられる。

焦電型赤外線センサ２０による検知結果は、あらかじめ定めた時間間隔（例えば、０．５秒ごと）で、温度算出部２１へ出力され、温度算出部２１で算出された温度は制御部５０へ与えられる。

制御部５０は、温度算出部２１から算出温度が与えられるたびに、予め記憶部（不図示）に保存された設定温度領域と比較する（ステップＳ１３）。

制御部５０は、上記ステップＳ３において、検知空間１５の温度が設定温度領域よりも低いと判断した場合、ヒータ４０を駆動するようにヒータ駆動部４１に対して駆動信号を出力する（ステップＳ１７）。その後、制御部５０は、検知空間１５の温度と設定温度領域との比較（ステップＳ１３）を継続し、設定温度領域よりも低い間はヒータ４０の駆動を継続する。ここで、人体部位検知装置１０を設置した場所の温度が人体の平熱温度範囲以下である場合は、ヒータ４０を常時駆動させておくことが好ましい。これに対して、省電力等の観点からヒータ４０の動作可能温度範囲を限定することもできる。例えば、２５°Ｃ以上でヒータ４０が発熱可能となるように設定することもできる。このような設定を行う場合は、環境温度が２５°Ｃ未満であるときには、ヒータ４０による加熱ができないため、エラー表示や、ヒータ４０に代えて冷却体を用いた装置に置き換えることを推奨する表示などを行うことが好ましい。
以上の工程によって検知空間１５の温度を設定温度領域に維持するようにしている（検知空間温度設定工程）。

制御部５０は、検知空間１５の温度が上記ステップＳ３において設定温度領域よりも高いと判断した場合、温度算出部２１から与えられた算出温度に基づいて、検知空間１５の温度の変化の検知を実行する（ステップＳ１４）。

さらに、制御部５０は、検知された温度が人体の平熱温度範囲（体温領域）内にあるか否かを判断する（ステップＳ１５）。上記平熱温度範囲としては、例えば３５°Ｃ以上３７°Ｃ以下に設定する。上記ステップＳ１５の判断は、例えば、人体部位検知装置１０がエレベータに設置されている場合に、エレベータの扉が開いたことや、エレベータの室内に利用者が入ったことが、エレベータに設けられたセンサで検知されたときに開始する。

上記ステップＳ１５において、検知空間１５の温度が平熱温度範囲（体温領域）内へ低下していない間は、検知空間１５の温度検知（ステップＳ１４）と平熱温度範囲との比較（ステップＳ１５）を繰り返す。

これに対して、検知空間１５の温度が平熱温度範囲内に入った場合には、制御部５０は認識部として、検知空間１５に人体部位が挿入されてものと認識する。以上の通り、上記ステップＳ１４～Ｓ１６により、検知空間１５に人体部位が挿入されたときの温度変化が検知される（人体部位挿入検知工程）。

ここで、人体部位検知装置１０に外部機器が接続されている場合は、その外部機器に対して、人体部位が挿入されたことを伝える指示信号を出力する。例えば、外部機器として、表示装置や発光装置が接続されている場合は、人体部位が挿入されたことを示す表示や発光が行われる。

また、制御部５０は、人体部位検知装置１０を設置した場所の温度の影響により徐々に検知空間１５の温度が低下する場合と、検知空間１５に指などの人体部位が挿入され、急峻に温度が低下した場合とを区別するために、温度変化のスピードを識別するための閾値を有することが好ましい。この閾値は、設置場所の温度、ヒータ４０の出力などに応じて任意に設定できるが、例えば、３秒以下の時間で３°Ｃ以上の温度低下があった場合に人体部位の挿入があったものと認識するように上記閾値を設定することができる。

以上のように構成されたことから、第１実施形態の人体部位検知装置１０によれば、人体部位検知装置１０が置かれた環境における温度の上昇や下降に左右されず、焦電型赤外線センサ２０で検知空間１５に、人体部位である指Ｆなどが挿入されたことを確実に検知することが可能となる。そして、従来よりも正確に、虫の侵入等に影響されることなく、人体部位検知装置１０を動作させることができ、非接触で例えばウイルスによる感染予防対策に有効な高性能の人体部位検知装置を提供することが可能となる。

ここで、第１実施形態の変形例について説明する。
第１実施形態では、温度調整手段としてヒータ４０を用い、検知空間１５の温度が人体の平熱温度範囲以下となるような環境に人体部位検知装置１０を配置した場合に温度を上昇させるようにしていた。これに対して、変形例では、環境温度が人体の平熱温度範囲よりも高くなるような環境下に人体部位検知装置１０が置かれた場合のために、温度調整手段として、検知空間１５の温度を低下させるための冷却体を設けている。冷却体としては、例えばペルチェ素子を用いる。冷却体は、ヒータ４０に代えて、載置部１２において、検知空間１５の直下の位置において、焦電型赤外線センサ２０と対向するように設けられる。

この変形例において、制御部５０は、検知空間１５の温度が、人の平熱温度範囲に重ならず、上記平熱温度範囲よりも低い温度領域（設定温度領域）を維持するように、温度調整手段としての冷却体を駆動制御する。

この場合の設定温度領域は、人の平熱温度範囲よりも低い温度領域であり、任意の範囲に設定できる。この設定温度領域は、例えば、３５°Ｃを下回る全温度範囲とすることができる。図６に示す例では、設定温度領域を３５°Ｃを下回る温度領域（３５°Ｃ未満の第２温度領域）に設定しており、時刻の経過に対して検知空間１５の温度が変化する中で、３５°Ｃ以上となった時刻の領域（冷却体駆動領域）において、冷却体が駆動され、その後の時刻では３５°Ｃを超えない温度に回復している。

このように設定温度領域を設定し、検知空間１５の温度が設定温度領域を維持するように制御すると、設定温度領域よりも高い温度の人体部位、例えば指、が検知空間１５に挿入されると、この人体部位が放射される遠赤外線を焦電型赤外線センサ２０が検知することができ、検知空間１５の温度変化に基づいて、認識部としての制御部５０が人体部位の挿入を認識する。

＜第２実施形態＞
図７又は図８に示すように、第２実施形態にかかる三次元入力装置１１０は、装置本体１１１と、装置本体１１１に設けられた、焦電型赤外線センサ１２０、映像表示部１３０、及び、ヒータ１４０とを備える。さらに、図９に示すように、三次元入力装置１１０は、温度算出部１２１、映像生成部１３１、ヒータ駆動部１４１、及び、制御部１５０を備える。

装置本体１１１は、載置部１１２と、支持部１１３と、上側筐体部１１４とを備える。載置部１１２は、固定台等上に載置され、板状の形状を有する。上側筐体部１１４は、載置部１１２から上方向へ延出する支持部１１３の上部に設けられ、載置部１１２と互いに対向するように配置される。載置部１１２と上側筐体部１１４との間には、検知空間１１５が形成される。検知空間１１５は、後述の投影空間領域ＡＰを有する。

上側筐体部１１４には、焦電型赤外線センサ１２０が設けられている。焦電型赤外線センサ１２０は、検知空間１１５から入射する赤外線光ＩＲを受光することで、受光素子の電気的性質が変化する。焦電型赤外線センサ１２０に用いる受光素子としては、例えば、熱電素子、焦電素子、ボロメータが挙げられる。

焦電型赤外線センサ１２０の受光素子における電気的性質の変化、例えば起電力の発生による電流値の変化は温度算出部１２１へ出力され、ここで温度の変化量が算出される。算出された温度上昇量は制御部１５０へ出力される。

映像表示部１３０は、例えばレンチキュラーであり、検知空間１１５内であって、焦電型赤外線センサ１２０の直下の投影空間領域ＡＰに所定の映像を投影（表示）する。この映像は、装置の利用者がその眼Ｅで視認することができる映像であって、図１０（Ａ）、（Ｂ）に示すように、複数の構成画像、例えば、図１０（Ａ）における「ＯＰＥＮ 開」と「ＣＬＯＳＥ 閉」とのスイッチ（入力端子）の画像又は映像や、図１０（Ｂ）における０～９までの数字のスイッチ（入力端子）の画像（映像）、が互いに識別可能な状態で表示される。表示される映像の映像信号は、あらかじめ映像生成部１３１に保存されており、装置の利用状況や利用者による装置の操作状況に応じて、制御部１５０が映像を選択するための制御信号を映像生成部１３１へ出力する。映像生成部１３１では、制御部１５０から受けた制御信号にしたがって映像信号を選択して映像表示部１３０へ出力し、その映像信号に対応した映像が映像表示部１３０によって表示される。

焦電型赤外線センサ１２０は、投影空間領域ＡＰの上方に配置されているため、投影空間領域ＡＰの温度に応じて受光素子の電気的性質が変化する。

制御部１５０は、第１実施形態における制御部５０と同様に、焦電型赤外線センサ１２０によって検知された温度に基づいて、検知空間１１５の温度が、人の平熱温度範囲に重ならず、上記平熱温度範囲よりも高い温度領域（設定温度領域）を維持するように、ヒータ駆動部１４１に駆動信号を出力し、これによって温度調整手段としてのヒータ１４０の駆動を制御する。ここで、人の平熱温度範囲は、例えば３５°Ｃから３７°Ｃ（３５°Ｃ以上３７°Ｃ以下）であるが、下限温度は３５°Ｃよりも高い温度にすることができ、上限温度は３７°Ｃよりも低い温度又は高い温度にすることもできる。

ヒータ１４０は、載置部１１２において、投影空間領域ＡＰの直下の位置において、焦電型赤外線センサ１２０と対向するように設けられている。ヒータ１４０は、例えば、電熱板やサーミスタによって構成される。

上記設定温度領域は、第１実施形態と同様であって、人の平熱温度範囲よりも高い温度領域であり、任意の範囲に設定できる。この設定温度領域は、例えば、３７°Ｃを上回る全温度範囲とすることもできるが、上限値を例えば５０°Ｃ以下に設定することもできる。また、設定温度領域の下限値を平熱温度範囲の上限値よりも少し高い温度に設定すると、例えば、平熱温度範囲の上限値が３７°Ｃである場合に設定温度領域の下限値を３７．５°Ｃに設定すると、やや平熱の高い人の指が投影空間領域ＡＰに挿入された場合の誤検知を防止しやすくなる。図５に示す例では、設定温度領域を３７°Ｃを超える温度領域（第１温度領域）に設定しており、時刻の経過に対して投影空間領域ＡＰ（検知空間１１５）の温度が変化する中で、３７°Ｃ以下となった時刻の領域（ヒータ駆動領域）において、ヒータ１４０が駆動され、その後の時刻では３７°Ｃを超える温度に回復している。

このように設定温度領域を設定し、投影空間領域ＡＰの温度が設定温度領域を維持するように制御すると、設定温度領域よりも低い温度の人体部位、例えば指、が投影空間領域ＡＰに挿入されると、この人体部位が放射される遠赤外線を焦電型赤外線センサ１２０が検知することができ、検知空間１１５の温度変化に基づいて、認識部としての制御部１５０が人体部位の挿入を認識する。一方、虫が検知空間１１５を一時的に侵入した場合、焦電型赤外線センサ１２０の直下の空中を虫が通過するのは一瞬であるため、この通過に起因する遠赤外線の放射はきわめてわずかな量であるため、焦電型赤外線センサ１２０では検知されず、虫の侵入は認識されないのは第１実施形態と同様である。

図１１を参照して、第２実施形態の三次元入力装置１１０の処理の流れについて説明する。
電源オン信号の入力があったとき（ステップＳ２１）、制御部１５０は動作を開始し、焦電型赤外線センサ１２０（人感センサ）と温度算出部１２１を動作させ、投影空間領域ＡＰにおける温度変化の測定を開始させる（ステップＳ２２）。電源オン信号は、利用者の操作によって発生するほか、例えば、三次元入力装置１１０がエレベータに設置されている場合に、エレベータが起動されたときに与えられる。

焦電型赤外線センサ１２０による検知結果は、あらかじめ定めた時間間隔（例えば、０．５秒ごと）で、温度算出部１２１へ出力され、温度算出部１２１で算出された温度は制御部１５０へ与えられる。

制御部１５０は、温度算出部１２１から算出温度が与えられるたびに、予め記憶部（不図示）に保存された設定温度領域と比較する（ステップＳ２３）。

制御部１５０は、上記ステップＳ２３において、投影空間領域ＡＰの温度が設定温度領域よりも低いと判断した場合、ヒータ１４０を駆動するようにヒータ駆動部１４１に対して駆動信号を出力する（ステップＳ２８）。その後、制御部１５０は、投影空間領域ＡＰの温度と設定温度領域との比較（ステップＳ２３）を継続し、設定温度領域よりも低い間はヒータ１４０の駆動を継続する。ここで、三次元入力装置１１０を設置した場所の温度が人体の平熱温度範囲以下である場合は、ヒータ１４０を常時駆動させておくことが好ましい。
以上の工程によって投影空間領域ＡＰの温度を設定温度領域に維持するようにしている（検知空間温度設定工程）。

制御部１５０は、投影空間領域ＡＰの温度が上記ステップＳ２３において設定温度領域よりも高いと判断した場合、温度算出部１２１から与えられた算出温度に基づいて、投影空間領域ＡＰの温度の変化の検知を実行する（ステップＳ２４）。

さらに、制御部１５０は、検知された温度が人体の平熱温度範囲（体温領域）内にあるか否かを判断する（ステップＳ２５）。上記平熱温度範囲としては、例えば３５°Ｃ以上３７°Ｃ以下に設定する。上記ステップＳ２５の判断は、例えば、三次元入力装置１１０がエレベータに設置されている場合に、エレベータの扉が開いたことや、エレベータの室内に利用者が入ったことが、エレベータに設けられたセンサで検知されたときに開始する。

上記ステップＳ２５において、投影空間領域ＡＰの温度が平熱温度範囲（体温領域）内へ低下していない間は、投影空間領域ＡＰ内への映像の表示は行わず、一定時間ごと（例えば０．５秒ごと）に上記ステップＳ２５の判断を継続する。

これに対して、投影空間領域ＡＰの温度が平熱温度範囲内に入った場合には、制御部１５０は認識部として、投影空間領域ＡＰに人体部位が挿入されたものと認識する。以上の通り、上記ステップＳ２４～Ｓ２５により、投影空間領域ＡＰに人体部位が挿入されたときの温度変化が検知される（人体部位挿入検知工程）。

上記ステップＳ２５において体温領域であると判断した場合、制御部１５０は、映像表示部１３０が映像を表示するように、映像生成部１３１に対して指示信号を出力する。映像生成部１３１は、制御部１５０から与えられた制御信号にしたがって、対応する映像の映像信号を映像表示部１３０へ出力し、これによって投影空間領域ＡＰに映像が表示される（ステップＳ２６）。利用者によって、投影空間領域ＡＰ内に表示された映像（入力端子）に対する接触操作が行われたときは、対象となる入力信号を、入力端子に対応する機器へ送信する（ステップＳ２７）。ここで、映像表示部１３０と、焦電型赤外線センサ１２０と、温度算出部１２１と、制御部１５０と、は。人体部位の投影空間領域ＡＰへの挿入が認識されたとき、投影空間領域ＡＰに、入力端子の画像又は映像を表出させ、投影空間領域ＡＰに表出された入力端子の画像又は映像に対する人体部位の接触を検知して、対象信号の入力を可能とする検知入力手段として機能している。

以上のように構成されたことから、第２実施形態の三次元入力装置１１０によれば、三次元入力装置１１０が置かれた環境における温度の変化に左右されず、焦電型赤外線センサ１２０によって、投影空間領域ＡＰに人体部位である指Ｆなどが挿入されたことを確実に検知することが可能となる。そして、従来よりも正確に三次元入力装置１１０を動作させることができ、非接触で例えばウイルスによる感染予防対策に有効な高性能の三次元入力装置を提供することが可能となる。

＜第３実施形態＞
第２実施形態では、温度調整手段としてヒータ１４０を用い、投影空間領域ＡＰの温度を人体の平熱温度範囲よりも高く維持させるようにしていたが、これに対して、図１２に示す第３実施形態においては、投影空間領域ＡＰの温度を人体の平熱温度範囲よりも低い温度領域、例えば、図６に示すような、３５°Ｃ未満の第２温度領域に維持することができるように、温度調整手段として、第２実施形態のヒータ１４０に代えて、投影空間領域ＡＰの温度を低下させるための冷却体を設けている。冷却体は、冷却体駆動部からの駆動信号により駆動され、冷却体駆動部は、制御部１５０からの制御信号によって駆動する。これ以外の構成は第２実施形態と同様であるため、その詳細な説明は省略する。

冷却体としては、例えばペルチェ素子を用いる。冷却体は、第２実施形態の場合のヒータ１４０に代えて、載置部１１２において、投影空間領域ＡＰの直下の位置において、焦電型赤外線センサ１２０と対向するように設けられる。

ここで、投影空間領域ＡＰの温度を調整可能であれば、三次元入力装置１１０の設置場所に設けた空調機を冷却体及び冷却体駆動部として用い、制御部１５０に接続して空調機の動作を制御してもよい。

図１２を参照して、第３実施形態における三次元入力装置１１０の処理の流れについて説明する。第２実施形態と同様の処理については詳細な説明を省略することがある。

電源オン信号の入力があったとき（ステップＳ３１）、制御部１５０は動作を開始し、焦電型赤外線センサ１２０（人感センサ）と温度算出部１２１を動作させ、投影空間領域ＡＰにおける温度変化の測定を開始させる（ステップＳ３２）。電源オン信号の発生については第２実施形態と同様である。

焦電型赤外線センサ１２０による検知結果は、あらかじめ定めた時間間隔（例えば、０．５秒ごと）で、温度算出部１２１へ出力され、温度算出部１２１で算出された温度は制御部１５０へ与えられる。

制御部１５０は、温度算出部１２１から算出温度が与えられるたびに、予め記憶部（不図示）に保存された設定温度と比較する（ステップＳ３３）。

制御部１５０は、上記ステップＳ３３において、投影空間領域ＡＰの温度が上記ステップＳ３３において設定温度領域よりも高いと判断した場合、冷却体を駆動するように冷却体駆動部に対して駆動信号を出力する（ステップＳ３８）。その後、制御部１５０は、投影空間領域ＡＰの温度と設定温度領域との比較（ステップＳ３３）を継続し、設定温度領域よりも高い間は冷却体の駆動を継続する。ここで、三次元入力装置１１０を設置した場所の温度が人体の平熱温度範囲以上である場合は、冷却体を常時駆動させておくことが好ましい。これに対して、省電力等の観点から冷却体の動作可能温度を限定することもできる。例えば、冷却体による冷却は２５°Ｃ以上の温度範囲で可能となるように設定することもできる。
以上の工程によって投影空間領域ＡＰの温度を設定温度領域に維持するようにしている（検知空間温度設定工程）。

制御部１５０は、投影空間領域ＡＰの温度が上記ステップＳ３３において設定温度領域よりも低いと判断した場合、温度算出部１２１から与えられた算出温度に基づいて、投影空間領域ＡＰの温度の変化の検知を実行する（ステップＳ３４）。

さらに、制御部１５０は、検知された温度が人体の平熱温度範囲（体温領域）内にあるか否かを判断する（ステップＳ３５）。上記ステップＳ３５の判断は、例えば、三次元入力装置１１０がエレベータに設置されている場合に、エレベータの扉が開いたことや、エレベータの室内に利用者が入ったことが、エレベータに設けられたセンサで検知されたときに開始する。

上記ステップＳ３５において、投影空間領域ＡＰの温度が平熱温度範囲（体温領域）内へ上昇していない間は、投影空間領域ＡＰ内への映像の表示は行わず、一体時間ごと（例えば０．５秒ごと）に上記ステップＳ３５の判断を継続する。

これに対して、投影空間領域ＡＰの温度が平熱温度範囲内に入った場合には、制御部１５０は認識部として、投影空間領域ＡＰに人体部位が挿入されたものと認識する。以上の通り、上記ステップＳ３４～Ｓ３５により、投影空間領域ＡＰに人体部位が挿入されたときの温度変化が検知される（人体部位挿入検知工程）。

上記ステップＳ３５において体温領域であると判断した場合、制御部１５０は、映像表示部１３０が映像を表示するように、映像生成部１３１に対して指示信号を出力する。映像生成部１３１は、制御部１５０から与えられた制御信号にしたがって、対応する映像の映像信号を映像表示部１３０へ出力し、これによって投影空間領域ＡＰに映像が表示される（ステップＳ３６）。利用者によって、投影空間領域ＡＰ内に表示された映像（入力端子）に対する操作が行われたときは、対象となる入力信号を、入力端子に対応する機器へ送信する（ステップＳ３７）。
本発明について上記実施形態を参照しつつ説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、改良の目的又は本発明の思想の範囲内において改良又は変更が可能である。

１０ 人体部位検知装置
１１ 装置本体
１２ 載置部
１３ 支持部
１４ 上側筐体部
１５ 検知空間
２０ 焦電型赤外線センサ
２１ 温度算出部
４０ ヒータ（温度調整手段）
４１ ヒータ駆動部
５０ 制御部（認識部）
１１０ 三次元入力装置
１１１ 装置本体
１１２ 載置部
１１３ 支持部
１１４ 上側筐体部
１１５ 検知空間
１２０ 焦電型赤外線センサ
１２１ 温度算出部
１３０ 映像表示部
１３１ 映像生成部
１４０ ヒータ（温度調整手段）
１４１ ヒータ駆動部
１５０ 制御部（認識部）
ＡＰ 投影空間領域
Ｅ 眼
Ｆ 指（人体部位）
ＩＲ 赤外線

Claims (9)

1. 人体部位が検知空間内へ挿入されたことを検知する人体部位検知装置であって、
   前記検知空間側から放射される赤外線光を受光し、前記検知空間の温度を測定可能とする焦電型赤外線センサと、
   前記検知空間内の温度を調整可能とする温度調整手段と、
   前記焦電型赤外線センサによる検知の結果に基づいて、前記検知空間の温度が人の平熱温度範囲に重ならない一定の設定温度領域を維持するように、前記温度調整手段を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記焦電型赤外線センサが検知する前記検知空間の温度の変化に基づいて、前記検知空間に前記人体部位が挿入されたものと認識することを特徴とする人体部位検知装置。
2. 前記温度調整手段は、前記検知空間を挟んで前記焦電型赤外線センサと対向して配置される請求項１に記載の人体部位検知装置。
3. 前記平熱温度範囲は３５°Ｃ～３７°Ｃの範囲であり、
   前記設定温度領域として３７°Ｃを超える第１温度領域が設定される場合、前記温度調整手段としてヒータが配置され、前記設定温度領域として３５°Ｃ未満の第２温度領域が設定される場合、前記温度調整手段として冷却体が配置される請求項２に記載の人体部位検知装置。
4. 投影空間領域に入力端子の画像又は映像を表出させ、前記投影空間領域に表出される入力端子の画像又は映像に対し、人の指や手からなる人体部位の挿入を検知し、入力端子の画像又は映像に対応する情報を入力可能とする三次元入力装置であって、
   前記投影空間領域側から放射される赤外線光を受光し、前記投影空間領域の温度を測定可能とする焦電型赤外線センサと、
   前記投影空間領域内の温度を調整可能とする温度調整手段と、
   前記焦電型赤外線センサによる検知の結果に基づいて、前記投影空間領域の温度が人の平熱温度範囲に重ならない一定の設定温度領域を維持するように、前記温度調整手段を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記焦電型赤外線センサが検知する前記検知空間の温度の変化に基づいて、前記検知空間に前記人体部位が挿入されたものと認識し、
   前記三次元入力装置は、前記人体部位の挿入が認識されたたとき、前記投影空間領域に前記入力端子の画像又は映像を表出させ、前記投影空間領域に表出された前記入力端子の画像又は映像に対する前記人体部位の接触を検知して、対象信号の入力を可能とする検知入力手段をさらに備えることを特徴とする三次元入力装置。
5. 前記平熱温度範囲は３５°Ｃ～３７°Ｃの範囲であり、前記設定温度領域は、３７°Ｃを超える第１温度領域、又は、３５°Ｃ未満の第２温度領域である請求項４に記載の三次元入力装置。
6. 前記設定温度領域は３７°Ｃを超える前記第１温度領域であって、
   前記検知入力手段は、前記焦電型赤外線センサが検知する前記投影空間領域の温度が、前記第１温度領域よりも低い温度である場合、前記投影空間領域の直下位置に配設される、前記温度調整手段としてのヒータを駆動させて、前記投影空間領域の温度を前記第１温度領域又はそれ以上の温度とする請求項５に記載の三次元入力装置。
7. 前記ヒータが電熱板とサーミスタのいずれかである請求項６に記載の三次元入力装置。
8. 前記設定温度領域は３５°Ｃ未満の前記第２温度領域であって、
   前記検知入力手段は、前記焦電型赤外線センサが検知する前記投影空間領域の温度が、前記第２温度領域よりも高い温度である場合、前記投影空間領域の直下位置に配設される、前記温度調整手段としての冷却体を駆動させて、前記投影空間領域の温度を前記第２温度領域又はそれ以下の温度とする請求項５に記載の三次元入力装置。
9. 前記冷却体がペルチェ素子である請求項８に記載の三次元入力装置。

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