JP2022076290A - 電子機器の制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】対象物を照明して生成した影を撮像することが可能な電子機器の制御方法を提供する。【解決手段】複数の発光素子を同時に点灯して形成した発光領域を移動させながら対象物を照明し、前記複数の発光素子と同一基板上の複数の撮像素子により、前記対象物によって生成される影を撮像し、影画像に基づいて前記対象物の外形の三次元データを作成する、電子機器の制御方法。【選択図】 図3
Description
本発明の実施形態は、電子機器の制御方法に関する。
一般に、自発光素子である発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)を用いたLED表示装置が知られているが、近年では、より高精細化した表示装置として、マイクロLEDと称される微小なダイオード素子を用いた表示装置が開発されている。このマイクロLED表示装置は、従来の液晶表示装置や有機EL表示装置とは異なり、表示領域にチップ状の多数のマイクロLEDが実装されて形成されるため、高精細化と大型化の両立が容易であり、次世代の表示装置として注目されている。
また、表示領域に撮像素子が配置された表示装置が開発されている。このような表示装置では、表示面に対向する対象物を撮像することができる。
また、表示領域に撮像素子が配置された表示装置が開発されている。このような表示装置では、表示面に対向する対象物を撮像することができる。
本実施形態の目的は、対象物を照明して生成した影を撮像することが可能な電子機器の制御方法を提供することにある。
本実施形態によれば、複数の発光素子を同時に点灯して形成した発光領域を移動させながら対象物を照明し、前記複数の発光素子と同一基板上の複数の撮像素子により、前記対象物によって生成される影を撮像し、影画像に基づいて前記対象物の外形の三次元データを作成する、電子機器の制御方法が提供される。
以下、本実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。
まず、図1及び図2を参照して、電子機器100の構成について説明する。
図1は、本実施形態に係る電子機器100を概略的に示す平面図である。本実施形態の電子機器100は、例えば、LED(Light Emitting Diode)表示装置である。
図に示す第1方向X、第2方向Y、及び、第3方向Zは、互いに直交している。なお、第1方向X、第2方向Y、及び、第3方向Zは、90度以外の角度で交差していてもよい。本明細書において、第3方向Zを示す矢印の先端に向かう方向を「上」と称し、矢印の先端から逆に向かう方向を「下」と称する。また、第3方向Zを示す矢印の先端側に電子機器100を観察する観察位置があるものとし、この観察位置から、第1方向X及び第2方向Yで規定されるX-Y平面に向かって見ることを平面視という。
図に示す第1方向X、第2方向Y、及び、第3方向Zは、互いに直交している。なお、第1方向X、第2方向Y、及び、第3方向Zは、90度以外の角度で交差していてもよい。本明細書において、第3方向Zを示す矢印の先端に向かう方向を「上」と称し、矢印の先端から逆に向かう方向を「下」と称する。また、第3方向Zを示す矢印の先端側に電子機器100を観察する観察位置があるものとし、この観察位置から、第1方向X及び第2方向Yで規定されるX-Y平面に向かって見ることを平面視という。
電子機器100は、絶縁基板10、複数の発光素子L、複数の撮像素子IS、制御部CNTを備えている。絶縁基板10は、ガラス、又は樹脂等によって形成されている。
複数の発光素子Lは、絶縁基板10に実装されている。発光素子Lは、第1方向X及び第2方向Yにマトリクス状に配置されている。発光素子Lは、例えば、ミニLEDやマイクロLEDといった100μm前後の大きさ、あるいは100μmよりも小さい大きさを有するLEDである。複数の発光素子Lには、赤色(R)を発光する発光素子L1、緑色(G)を発光する発光素子L2、青色(B)を発光する発光素子L3が含まれている。
複数の撮像素子ISは、絶縁基板10に実装されている。すなわち、複数の撮像素子ISは、複数の発光素子Lと同一基板上に位置している。撮像素子ISは、第1方向X及び第2方向Yにマトリクス状に配置されている。
電子機器100は、有効領域AAと、有効領域AAの外側の非有効領域NAAと、を有している。図示した例では、非有効領域NAAは、有効領域AAを囲んでいる。複数の発光素子L及び複数の撮像素子ISは、有効領域AAに配置され、有効領域AAは、発光可能な領域、及び、撮像可能な領域に相当する。また、有効領域AAは、電子機器100が表示装置である場合には、画像を表示する領域に相当する。
有効領域AAは、第1方向X及び第2方向Yにマトリクス状に配置された複数の単位領域UIを備えている。単位領域UIは、3つの発光素子L1、L2、L3と、1つの撮像素子ISと、によって構成されている。単位領域UI内において、発光素子L2は、発光素子L1の第1方向Xに並んでいる。発光素子L3は、発光素子L1の第2方向Yに並んでいる。撮像素子ISは、発光素子L3の第1方向X、且つ、発光素子L2の第2方向Yに並んでいる。単位領域UIは、電子機器100が表示装置である場合には、画素と称することもできる。
有効領域AA全体では、奇数行目においては発光素子Lが第1方向Xに並び、偶数行目においては発光素子L及び撮像素子ISが第1方向Xに交互に並んでいる。また、奇数列目においては発光素子Lが第2方向Yに並び、偶数列目においては発光素子L及び撮像素子ISが第2方向Yに交互に並んでいる。
制御部CNTは、第1制御部11及び第2制御部12を備えている。第1制御部11は、発光素子Lの駆動を制御する。第2制御部12は、撮像素子ISの駆動を制御する。
電子機器100は、図示した例では、矩形状に形成されている。電子機器100は、第1方向Xに延出する側縁SE1及びSE2と、第2方向に延出する側縁SE3及びSE4と、を有している。側縁SE1及びSE2が短辺であり、側縁SE3及びSE4が長辺である。また、有効領域AAは、図示した例では、矩形状に形成されている。有効領域AAは、第1方向Xに延出する辺E1及びE2と、第2方向に延出する辺E3及びE4と、を有している。辺E1及びE2が短辺であり、辺E3及びE4が長辺である。辺E1は側縁SE1側に位置し、辺E2は側縁SE2側に位置し、辺E3は側縁SE3側に位置し、辺E4は側縁SE4側に位置している。有効領域AAは、辺E1と辺E3とが交差する位置に角部CN1と、辺E2と辺E4とが交差する位置に角部CN2と、辺E1と辺E4とが交差する位置に角部CN3と、辺E2と辺E3とが交差する位置に角部CN4と、を有している。
本実施形態の電子機器100は、発光素子Lを部分的に発光させて対象物を照明し、対象物の周囲に生成される影を撮像素子ISによって撮像する。電子機器100は、発光素子Lを発光させる領域を随時変更し、生成される影の変化を読み取ることで対象物の立体構造について三次元データを作成する。
なお、上記した例では、電子機器100は表示装置であったが、電子機器100は、表示機能を有していなくてもよく、発光素子Lが対象物を照明する機能のみを有していてもよい。電子機器100が表示装置ではない場合には、発光素子Lは、すべて同色を発光するものであってもよい。また、全ての単位領域UIに撮像素子ISが配置されていなくてもよく、複数の単位領域UIごとに1つの撮像素子ISが配置されていてもよい。また、発光素子L及び撮像素子ISは、実線で示しているが、絶縁基板10の下側(第3方向Zを示す矢印の先端から逆に向かう方向)に実装されているものとする。
図2Aは、図1に示した電子機器100の等価回路を示す図である。図2Aは、2種類の薄膜トランジスタ(スイッチングトランジスタ及び駆動トランジスタ)を用いた、発光素子Lを駆動する代表的な回路図である。なお、図2Aは、発光素子Lについての等価回路を示しており、撮像素子ISの回路部については図示を省略している。
電子機器100は、ゲート線G(走査線ともいう)、ソース線S(映像信号線ともいう)、第1薄膜トランジスタTR1、第2薄膜トランジスタTR2、発光素子L、容量素子CS1、第1電源線51、第2電源線52、ゲートドライバGD、ソースドライバSDを備えている。
複数のゲート線Gは、第1方向Xに延出し、第2方向Yに間隔を置いて並んでいる。複数のソース線Sは、第2方向Yに延出し、第1方向Xに間隔を置いて並んでいる。隣り合うソース線Sと隣り合うゲート線Gとで区画された領域には、第1薄膜トランジスタTR1(スイッチングトランジスタ)、第2薄膜トランジスタTR2(駆動トランジスタ)、発光素子L、容量素子CS1などが配置されている。
第2薄膜トランジスタTR2は、第1電源線51と接続されている。第1電源線51は、発光素子Lに電流を供給する給電線である。発光素子Lはアノードとカソードとを備えている。第1電源線51は、第2薄膜トランジスタTR2を介して発光素子Lの一方の電極に、例えばアノードに、接続している。第2電源線52は、発光素子Lの他方の電極に、例えばカソードに、接続している。第2電源線52は、例えば接地電位である定電位に維持されている。
第1薄膜トランジスタTR1のソース電極は、ソース線Sと電気的に接続されている。第1薄膜トランジスタTR1のゲート電極は、ゲート線Gと電気的に接続されている。第1薄膜トランジスタTR1のドレイン電極は、第2薄膜トランジスタTR2のゲート電極と電気的に接続されている。第2薄膜トランジスタTR2のドレイン電極は、第1電源線51と電気的に接続されている。第2薄膜トランジスタTR2のソース電極は、発光素子Lの一方の電極と、例えばアノードと、電気的に接続されている。第2薄膜トランジスタTR2のゲート電極に、第1薄膜トランジスタTR1を介してソース線Sからの映像信号が入力され、第2薄膜トランジスタTR2は発光素子Lを駆動する。
容量素子CS1は、第2薄膜トランジスタTR2のドレイン電極とゲート電極との間に、換言すると、第1電源線51と第2薄膜トランジスタTR2のゲート電極との間に、設けられる。第1電源線51には一定電位が印加されているので、容量素子CS1によって第2薄膜トランジスタTR2のゲート電極の電位は、所定の期間保持される。容量素子CS1は、例えば第2薄膜トランジスタTR2のソース電極とゲート電極との間に設けても良い。
ゲート線Gはシフトレジスタを含むゲートドライバGDに接続され、ソース線Sはシフトレジスタ、ビデオライン、アナログスイッチを含むソースドライバSDに接続されている。すなわち、ゲートドライバGD及びソースドライバSDは、発光素子Lを制御する制御部として機能し、上記した第1制御部11に含まれる。
ゲート線Gからのゲート信号を受けて第1薄膜トランジスタTR1がオンとなると、ソース線Sからの映像信号が第1薄膜トランジスタTR1を介して第2薄膜トランジスタTR2のゲート電極に入力される。それに伴い、第2薄膜トランジスタTR2のチャネル層を介して第1電源線51から発光素子Lに映像信号の大きさに応じた電流が供給され、電流量に応じて発光素子Lが発光する。
図2Bは、図1に示した電子機器100の等価回路を示す図である。図2Bは、図2Aにおいて図示を省略した撮像素子ISの回路部を示している。なお、発光素子Lの回路部については、図2Aで示したため、その図示を省略している。
図2B(a)は、撮像素子ISに接続される各種配線と、行選択回路41及び読出し回路42との接続関係を示している。
図2B(a)に示すように、リセット信号走査線RG、選択走査線SG、バイアス電圧供給信号線VB、基準電位線VSS、第1駆動電源線VPP1は、それぞれ行選択回路41から引き出され第2方向Yに間隔を置いて並んでいる。また、出力信号線OUT、及び、第2駆動電源線VPP2は、それぞれ読出し回路42から引き出され第1方向Xに間隔を置いて並んでいる。行選択回路41及び読出し回路42に接続された各種配線は、撮像素子ISの検出回路43に接続されている。行選択回路41及び読出し回路42は、撮像素子ISを制御する制御部として機能し、上記した第2制御部12に含まれる。
図2B(a)に示すように、リセット信号走査線RG、選択走査線SG、バイアス電圧供給信号線VB、基準電位線VSS、第1駆動電源線VPP1は、それぞれ行選択回路41から引き出され第2方向Yに間隔を置いて並んでいる。また、出力信号線OUT、及び、第2駆動電源線VPP2は、それぞれ読出し回路42から引き出され第1方向Xに間隔を置いて並んでいる。行選択回路41及び読出し回路42に接続された各種配線は、撮像素子ISの検出回路43に接続されている。行選択回路41及び読出し回路42は、撮像素子ISを制御する制御部として機能し、上記した第2制御部12に含まれる。
図2B(b)は、撮像素子ISの検出回路43を示している。
検出回路43は、リセットトランジスタTR3、駆動トランジスタTR4、選択トランジスタTR5、負荷トランジスタTR6、光電変換素子OE、容量素子CS2を有している。図2B(b)に示す等価回路は一例であるが、このように撮像素子ISの等価回路は、複数のトランジスタと、容量素子と、光電変換素子とを有している。
検出回路43は、リセットトランジスタTR3、駆動トランジスタTR4、選択トランジスタTR5、負荷トランジスタTR6、光電変換素子OE、容量素子CS2を有している。図2B(b)に示す等価回路は一例であるが、このように撮像素子ISの等価回路は、複数のトランジスタと、容量素子と、光電変換素子とを有している。
駆動トランジスタTR4、選択トランジスタTR5、及び、負荷トランジスタTR6は、ソースフォロアを構成する。ソースフォロアは、第2駆動電源線VPP2から基準電位線VSSに電流を流し、駆動トランジスタTR4のゲート電極に供給された電圧に対応した出力信号を出力信号線OUTに出力する。
撮像素子ISを駆動する電源として、第1駆動電源線VPP1から第1駆動電位が供給され、第2駆動電源線VPP2から第2駆動電位が供給され、基準電位線VSSから基準電位が供給され、コモン電位線COMからコモン電位が供給される。
リセットトランジスタTR3は、リセット信号走査線RGから供給されるリセット信号に基づき、第1駆動電源線VPP1の第1駆動電位をノードNに供給し、撮像素子ISの電位をリセット状態又は初期化状態にする。ノードNは駆動トランジスタTR4のゲート電極、光電変換素子OEのアノード、容量素子CS2の一端に接続する。
駆動トランジスタTR4は、入力された第1駆動電位を用いて、リセット状態又は初期化状態における撮像素子ISのソースフォロアに流す電流を調整する。また、駆動トランジスタTR4は、撮像素子ISが露光した際に、光電変換素子OEの受光に基づき発生する光起電力を用いてソースフォロアに流す電流を調整する。
選択トランジスタTR5は、選択走査線SGから供給される選択走査信号に基づき、ソースフォロアを駆動するか否かを制御する。
負荷トランジスタTR6は、バイアス電圧供給信号線VBから供給されるバイアス電圧供給信号に基づき、第2駆動電位線VPP2から基準電位線VSSに定電流を流し、負荷トランジスタTR6は定電流源となる。
負荷トランジスタTR6は、バイアス電圧供給信号線VBから供給されるバイアス電圧供給信号に基づき、第2駆動電位線VPP2から基準電位線VSSに定電流を流し、負荷トランジスタTR6は定電流源となる。
容量素子CS2は、ノードNに供給される第1駆動電圧に相当する電荷を保持する。また、容量素子CS2は、光電変換素子OEの受光に基づき発生する光起電力に相当する電荷を保持する。
撮像素子ISは、リセット期間及び撮像期間におけるノードNの電位を出力信号線OUTへ出力し、電子機器100はその出力電圧の変化量を測ることで、撮像データを作成する。
なお、本発明の撮像素子ISの等価回路については本開示に限るものではなく、公知の撮像素子の等価回路を適用することができる。
なお、本発明の撮像素子ISの等価回路については本開示に限るものではなく、公知の撮像素子の等価回路を適用することができる。
次に、図3乃至図5を参照して、発光素子Lによって対象物200を照明し、対象物200の周囲に影を生成する動作を説明する。以下、複数の発光素子Lが同時に発光して形成する領域を発光領域LAとする。
図3は、発光領域LAが有効領域AAの辺E1側に位置する状態を示す斜視図である。
対象物200は、ステージSTの面STA上に配置されている。対象物200は、面STAに接する第1部分201と、第1部分201の上に位置する第2部分202と、を有している。第2部分202は、第1部分201から突出している。なお、ステージSTは、机、床、地面などであってもよく、特に限定されない。また、対象物200の形状は、一例であって、この形状に限定されない。
対象物200は、ステージSTの面STA上に配置されている。対象物200は、面STAに接する第1部分201と、第1部分201の上に位置する第2部分202と、を有している。第2部分202は、第1部分201から突出している。なお、ステージSTは、机、床、地面などであってもよく、特に限定されない。また、対象物200の形状は、一例であって、この形状に限定されない。
電子機器100は、対象物200の上に配置されている。電子機器100は、ステージSTの面STAと略平行になるように配置されている。電子機器100は、発光面100Aを有している。上記した発光素子L及び撮像素子ISは、絶縁基板10に対して発光面100A側に配置されている。発光素子Lから発光された光は、発光面100Aから出射される。電子機器100は、発光面100Aが対象物200と対向するように配置される。
第1制御部11は、複数の発光素子Lを同時に点灯して発光領域LAを形成する。発光素子Lは有効領域AA内に位置しているため、発光領域LAは有効領域AA内に形成される。発光領域LAは、有効領域AAの辺E1側に位置している。つまり、発光領域LAは、電子機器100の側縁SE1側に位置している。また、発光領域LAは、辺E3から辺E4まで延出している。
図に示すように、側縁SE1側から対象物200に光を照射すると、対象物200に対して側縁SE2側に影SHが生成される。図示した例では、第1部分201の影SH11が第1部分201よりも側縁SE2側に生成され、第2部分202の影SH21が第2部分202よりも側縁SE2側に生成されている。このように、側縁SE1側に発光領域LAが位置している場合に、側縁SE2側に影SHが生成されることで、影SHよりも側縁SE1側に対象物200の立体構造が存在していることがわかる。
電子機器100は、上述した発光領域LAを移動させながら対象物200を照明する。
対象物200によって生成された影SHは、後述するように、影SHと対向する位置の撮像素子によって撮像される。電子機器100は、発光領域LAの位置に応じた影SHの位置や形状を記憶する。
対象物200によって生成された影SHは、後述するように、影SHと対向する位置の撮像素子によって撮像される。電子機器100は、発光領域LAの位置に応じた影SHの位置や形状を記憶する。
図4は、発光領域LAが有効領域AAの辺E1と辺E2との中間に位置する状態を示す斜視図である。図4に示す構成は、図3に示した構成と比較して、発光領域LAの位置が異なっている。
発光領域LAは、有効領域AAの辺E1と辺E2との中間に位置している。つまり、発光領域LAは、電子機器100の側縁SE1と側縁SE2との中間に位置している。また、発光領域LAは、辺E3から辺E4まで延出している。
発光領域LAは、有効領域AAの辺E1と辺E2との中間に位置している。つまり、発光領域LAは、電子機器100の側縁SE1と側縁SE2との中間に位置している。また、発光領域LAは、辺E3から辺E4まで延出している。
図に示すように、側縁SE1と側縁SE2との中間から対象物200に光を照射すると、対象物200に対して側縁SE1側及び側縁SE2側に影SHが生成される。図示した例では、第1部分201の影SH11が第1部分201よりも側縁SE2側に生成され、第2部分202の影SH21が第2部分202よりも側縁SE2側に生成されている。また、第1部分201の影SH12が第1部分201よりも側縁SE1側に生成され、第2部分202の影SH22が第2部分202よりも側縁SE1側に生成されている。このように、側縁SE1と側縁SE2との中間に発光領域LAが位置している場合に、対象物200の両側に影SHが生成されることで、発光領域LAの直下付近に対象物200の立体構造が存在していることがわかる。
図5は、発光領域LAが有効領域AAの辺E2側に位置する状態を示す斜視図である。図5に示す構成は、図3に示した構成と比較して、発光領域LAの位置が異なっている。
発光領域LAは、有効領域AAの辺E2側に位置している。つまり、発光領域LAは、電子機器100の側縁SE2側に位置している。また、発光領域LAは、辺E3から辺E4まで延出している。
発光領域LAは、有効領域AAの辺E2側に位置している。つまり、発光領域LAは、電子機器100の側縁SE2側に位置している。また、発光領域LAは、辺E3から辺E4まで延出している。
図に示すように、側縁SE2側から対象物200に光を照射すると、対象物200に対して側縁SE1側に影SHが生成される。図示した例では、第1部分201の影SH12が第1部分201よりも側縁SE1側に生成され、第2部分202の影SH22が第2部分202よりも側縁SE1側に生成されている。このように、側縁SE2側に発光領域LAが位置している場合に、側縁SE1側に影SHが生成されることで、影SHよりも側縁SE2側に対象物200の立体構造が存在していることがわかる。
上記の図3乃至図5を用いて説明したように、影に対して発光領域LA側に対象物200の立体構造が存在していることが解析される。また、影の形状、幅などから対象物200の詳細な外形について三次元データが作成される。
図6は、発光領域LAと撮像領域IAとの位置関係を示す平面図である。
図6(a)は、発光領域LAが有効領域AAの辺E1側に位置する状態を示している。第1制御部11が複数の発光素子Lを同時に点灯して発光領域LAを形成する際に、第2制御部12は、複数の撮像素子ISを同時に駆動して撮像領域IAを形成する。撮像素子ISは有効領域AA内に位置しているため、撮像領域IAは有効領域AA内に形成される。撮像領域IAは、対象物によって生成される影を撮像する。電子機器100は、撮像領域IAが撮像した影画像に基づいて対象物の外形の三次元データを作成する。
図6(a)は、発光領域LAが有効領域AAの辺E1側に位置する状態を示している。第1制御部11が複数の発光素子Lを同時に点灯して発光領域LAを形成する際に、第2制御部12は、複数の撮像素子ISを同時に駆動して撮像領域IAを形成する。撮像素子ISは有効領域AA内に位置しているため、撮像領域IAは有効領域AA内に形成される。撮像領域IAは、対象物によって生成される影を撮像する。電子機器100は、撮像領域IAが撮像した影画像に基づいて対象物の外形の三次元データを作成する。
撮像領域IAは、発光領域LAより辺E2側に形成されている。つまり、撮像領域IAは、発光領域LAより側縁SE2側に形成されている。また、撮像領域IAは、辺E3から辺E4まで延出している。なお、図示した例では、撮像領域IAは、発光領域LAから離間しているが、発光領域LAから離間していなくてもよい。すなわち、発光領域LAの外側に位置する撮像素子ISがすべて駆動されていてもよい。また、発光領域LAと重なる位置の撮像素子ISは、駆動されない。
図6(b)は、発光領域LAが有効領域AAの辺E1と辺E2との中間に位置する状態を示している。
撮像領域IA1は、発光領域LAより辺E1側に形成されている。つまり、撮像領域IA1は、発光領域LAより側縁SE1側に形成されている。また、撮像領域IA1は、辺E3から辺E4まで延出している。撮像領域IA2は、発光領域LAより辺E2側に形成されている。つまり、撮像領域IA2は、発光領域LAより側縁SE2側に形成されている。また、撮像領域IA2は、辺E3から辺E4まで延出している。なお、図示した例では、撮像領域IA1及びIA2は、発光領域LAから離間しているが、発光領域LAから離間していなくてもよい。すなわち、発光領域LAの外側に位置する撮像素子ISがすべて駆動されていてもよい。また、発光領域LAと重なる位置の撮像素子ISは、駆動されない。
撮像領域IA1は、発光領域LAより辺E1側に形成されている。つまり、撮像領域IA1は、発光領域LAより側縁SE1側に形成されている。また、撮像領域IA1は、辺E3から辺E4まで延出している。撮像領域IA2は、発光領域LAより辺E2側に形成されている。つまり、撮像領域IA2は、発光領域LAより側縁SE2側に形成されている。また、撮像領域IA2は、辺E3から辺E4まで延出している。なお、図示した例では、撮像領域IA1及びIA2は、発光領域LAから離間しているが、発光領域LAから離間していなくてもよい。すなわち、発光領域LAの外側に位置する撮像素子ISがすべて駆動されていてもよい。また、発光領域LAと重なる位置の撮像素子ISは、駆動されない。
図6(c)は、発光領域LAが有効領域AAの辺E2側に位置する状態を示している。
撮像領域IAは、発光領域LAより辺E1側に形成されている。つまり、撮像領域IAは、発光領域LAより側縁SE1側に形成されている。また、撮像領域IAは、辺E3から辺E4まで延出している。なお、図示した例では、撮像領域IAは、発光領域LAから離間しているが、発光領域LAから離間していなくてもよい。すなわち、発光領域LAの外側に位置する撮像素子ISがすべて駆動されていてもよい。また、発光領域LAと重なる位置の撮像素子ISは、駆動されない。
撮像領域IAは、発光領域LAより辺E1側に形成されている。つまり、撮像領域IAは、発光領域LAより側縁SE1側に形成されている。また、撮像領域IAは、辺E3から辺E4まで延出している。なお、図示した例では、撮像領域IAは、発光領域LAから離間しているが、発光領域LAから離間していなくてもよい。すなわち、発光領域LAの外側に位置する撮像素子ISがすべて駆動されていてもよい。また、発光領域LAと重なる位置の撮像素子ISは、駆動されない。
以上のように、複数の撮像素子ISのうち、発光領域LAに重なる撮像素子ISは非駆動であり、発光領域LAとは異なる領域の撮像素子ISが影を撮像する。また、電子機器100は、発光領域LAの移動に応じて、撮像領域IAを移動させる。
本実施形態によれば、発光領域LAの位置を移動させながら対象物によって生成される影を撮像することで、対象物の立体構造について三次元データを得ることができる。また、発光させる発光素子Lを自由に選択することができるので、対象物の構造に応じて光の当て方を調整することができる。例えば、対象物がより単純な構造である場合には、発光領域LAを大まかに移動させ撮像回数を減らすことで、撮像に要する時間を短縮することができる。一方、対象物がより複雑な構造である場合には、発光領域LAを細かく移動させ撮像回数を増やすことで、対象物の詳細な三次元データを得ることができる。
また、表示装置の表示面側に撮像素子ISを搭載することで、日常的に所持することが可能なスマートフォンなどの携帯端末である表示装置に上記の機能を組み込むことができる。つまり、3Dカメラを内蔵した表示装置を得ることができる。また、発光素子Lと撮像素子ISの位置関係が予め固定されているため、操作者による困難な操作が不要である。
図7は、発光領域LAが有効領域AA内をスキャンする動作を示す平面図である。
発光領域LAは、線状に形成されている。発光領域LAは、有効領域AAの辺E1の長さと同等の幅W1を有している。第1制御部11は、発光領域LAを有効領域AAの一端から他端まで第2方向Yに沿って移動させることで対象物を照明する。換言すると、発光領域LAは、辺E1から辺E2にかけて対象物をスキャンする。発光領域LAが有効領域AAの全体をスキャンすることで、対象物を全方位から照明することができ、詳細な三次元データを得ることができる。
発光領域LAは、線状に形成されている。発光領域LAは、有効領域AAの辺E1の長さと同等の幅W1を有している。第1制御部11は、発光領域LAを有効領域AAの一端から他端まで第2方向Yに沿って移動させることで対象物を照明する。換言すると、発光領域LAは、辺E1から辺E2にかけて対象物をスキャンする。発光領域LAが有効領域AAの全体をスキャンすることで、対象物を全方位から照明することができ、詳細な三次元データを得ることができる。
図8は、図7に示した発光領域LAの移動について、第1期間及び第2期間の発光領域LAを模式的に示す図である。図8においては、単位領域UIを1つの四角で示している。また、発光素子Lが発光している単位領域UIは、斜線で示されている。
図8(a)は、第1期間における発光領域LAの位置を示している。発光領域LAに相当する単位領域UIに配置された撮像素子ISは、駆動されていない。発光領域LAは、1乃至3行目の単位領域UIに形成されている。発光領域LAは、第1期間の位置から第2期間の位置へ移動する。
図8(a)は、第1期間における発光領域LAの位置を示している。発光領域LAに相当する単位領域UIに配置された撮像素子ISは、駆動されていない。発光領域LAは、1乃至3行目の単位領域UIに形成されている。発光領域LAは、第1期間の位置から第2期間の位置へ移動する。
図8(b)、図8(c)、及び、図8(d)は、第2期間における発光領域LAの位置を示している。
図8(b)に示す発光領域LAは、2乃至4行目の単位領域UIに形成されている。第1期間と比較して第2期間の発光領域LAは、単位領域UIの1行分だけ移動している。つまり、第2期間の発光領域LAは、第1期間の発光領域LAと2及び3行目の単位領域UIが共通である。このように、前後の期間で発光領域LAが共通である場合には、より高精細に対象物をスキャンすることができる。
図8(b)に示す発光領域LAは、2乃至4行目の単位領域UIに形成されている。第1期間と比較して第2期間の発光領域LAは、単位領域UIの1行分だけ移動している。つまり、第2期間の発光領域LAは、第1期間の発光領域LAと2及び3行目の単位領域UIが共通である。このように、前後の期間で発光領域LAが共通である場合には、より高精細に対象物をスキャンすることができる。
図8(c)に示す発光領域LAは、4乃至6行目の単位領域UIに形成されている。第1期間と比較して第2期間の発光領域LAは、単位領域UIの3行分だけ移動している。つまり、第1期間の発光領域LAが形成された1乃至3行目の単位領域IUに対して、次の4行目から第2期間の発光領域LAが形成されている。このように、前後の期間で発光領域LAが連続しているが共通でない場合には、図8(b)の例と比較して時間を短縮して高精細に対象物をスキャンすることができる。
図8(d)に示す発光領域LAは、6乃至8行目の単位領域UIに形成されている。第1期間と比較して第2期間の発光領域LAは、単位領域UIの5行分だけ移動している。つまり、第1期間の発光領域LAが形成された1乃至3行目の単位領域IUに対して、2行分の単位領域UIを飛ばした6行目から第2期間の発光領域LAが形成されている。このように、前後の期間で発光領域LAが離れている場合には、図8(c)の例と比較して時間をさらに短縮して対象物をスキャンすることができる。また、対象物の構造から高精細なスキャンが不要であると判断された場合にも、発光領域LAは、前後の期間で連続していなくてよい。
図9は、発光領域LAが有効領域AA内をスキャンする動作の他の例を示す平面図である。図9に示す例は、図7に示した例と比較して、発光領域LAの進行方向が異なっている。ここで、第1方向X及び第2方向Yの両方に交差する方向を方向aとする。方向aは、第2方向Yに対して半時計周りに第1角度θ1で傾斜している。
発光領域LAは、角部CN1から角部CN2にかけて方向aに沿って対象物をスキャンする。つまり、発光領域LAは、有効領域AAの辺E1及びE3に対して斜めに進行する。
発光領域LAは、角部CN1から角部CN2にかけて方向aに沿って対象物をスキャンする。つまり、発光領域LAは、有効領域AAの辺E1及びE3に対して斜めに進行する。
図10は、図9に示した発光領域LAの移動について、第1期間及び第2期間の発光領域LAを模式的に示す図である。
図10(a)は、第1期間における発光領域LAの位置を示している。発光領域LAは、1行目の2乃至4列目、2行目の1乃至3列目、3行目の1及び2列目、4行目の1列目の単位領域UIに形成されている。発光領域LAは、第1期間の位置から第2期間の位置へ移動する。
図10(a)は、第1期間における発光領域LAの位置を示している。発光領域LAは、1行目の2乃至4列目、2行目の1乃至3列目、3行目の1及び2列目、4行目の1列目の単位領域UIに形成されている。発光領域LAは、第1期間の位置から第2期間の位置へ移動する。
図10(b)、図10(c)、及び、図10(d)は、第2期間における発光領域LAの位置を示している。
図10(b)に示す発光領域LAは、1行目の3乃至5列目、2行目の2乃至4列目、3行目の1乃至3列目、4行目の1及び2列目、5行目の1列目の単位領域UIに形成されている。第1期間と比較して第2期間の発光領域LAは、単位領域UIの1行分だけ移動している。つまり、第2期間の発光領域LAは、第1期間の発光領域LAと一部の単位領域UIが共通である。このように、前後の期間で発光領域LAが共通である場合には、より高精細に対象物をスキャンすることができる。
図10(b)に示す発光領域LAは、1行目の3乃至5列目、2行目の2乃至4列目、3行目の1乃至3列目、4行目の1及び2列目、5行目の1列目の単位領域UIに形成されている。第1期間と比較して第2期間の発光領域LAは、単位領域UIの1行分だけ移動している。つまり、第2期間の発光領域LAは、第1期間の発光領域LAと一部の単位領域UIが共通である。このように、前後の期間で発光領域LAが共通である場合には、より高精細に対象物をスキャンすることができる。
図10(c)に示す発光領域LAは、1行目の5列目、2行目の4及び5列目、3行目の3乃至5列目、4行目の2乃至4列目、5行目の1乃至3列目、6行目の1及び2列目、7行目の1列目の単位領域UIに形成されている。第1期間と比較して第2期間の発光領域LAは、単位領域UIの3行分だけ移動している。つまり、第1期間の発光領域LAが形成された単位領域IUに対して、次の行から第2期間の発光領域LAが形成されている。このように、前後の期間で発光領域LAが連続しているが共通でない場合には、図10(b)の例と比較して時間を短縮して高精細に対象物をスキャンすることができる。
図10(d)に示す発光領域LAは、3行目の5列目、4行目の4及び5列目、5行目の3乃至5列目、6行目の2乃至4列目、7行目の1乃至3列目、8行目の1及び2列目の単位領域UIに形成されている。第1期間と比較して第2期間の発光領域LAは、単位領域UIの5行分だけ移動している。つまり、第1期間の発光領域LAが形成された単位領域IUに対して、2行分の単位領域UIを飛ばして第2期間の発光領域LAが形成されている。このように、前後の期間で発光領域LAが離れている場合には、図10(c)の例と比較して時間をさらに短縮して対象物をスキャンすることができる。
図11は、発光領域LAが有効領域AA内を2方向にスキャンする動作を示す平面図である。
図11(a)に示す動作は、図7に示した動作と同様である。第1制御部11は、発光領域LAを有効領域AAの一端から他端まで第2方向Yに沿って移動させることで対象物を照明する。換言すると、発光領域LAは、辺E1から辺E2にかけて対象物をスキャンする。
図11(a)に示す動作は、図7に示した動作と同様である。第1制御部11は、発光領域LAを有効領域AAの一端から他端まで第2方向Yに沿って移動させることで対象物を照明する。換言すると、発光領域LAは、辺E1から辺E2にかけて対象物をスキャンする。
次に、図11(b)に示すようにスキャンを行う。発光領域LAは、線状に形成されている。発光領域LAは、有効領域AAの辺E3の長さと同等の幅W2を有している。第1制御部11は、発光領域LAを有効領域AAの一端から他端まで第1方向Xに沿って移動させることで対象物を照明する。換言すると、発光領域LAは、辺E3から辺E4にかけて対象物をスキャンする。
このように異なる2方向から対象物をスキャンすることで、対象物のより詳細な3次元データを得ることができる。
このように異なる2方向から対象物をスキャンすることで、対象物のより詳細な3次元データを得ることができる。
図12は、発光領域LAが有効領域AA内を2方向にスキャンする動作の他の例を示す平面図である。
図12(a)に示す動作は、図9に示した動作と同様である。発光領域LAは、角部CN1から角部CN2にかけて方向aに沿って対象物をスキャンする。
図12(a)に示す動作は、図9に示した動作と同様である。発光領域LAは、角部CN1から角部CN2にかけて方向aに沿って対象物をスキャンする。
次に、図12(b)に示すようにスキャンを行う。ここで、第1方向X及び第2方向Yの両方に交差する方向を方向bとする。方向bは、第2方向Yに対して時計周りに第2角度θ2で傾斜している。第1角度θ1と第2角度θ2とは、例えば、互いに等しい。発光領域LAは、角部CN3から角部CN4にかけて方向bに沿って対象物をスキャンする。
このように異なる2方向から対象物をスキャンすることで、対象物のより詳細な3次元データを得ることができる。
このように異なる2方向から対象物をスキャンすることで、対象物のより詳細な3次元データを得ることができる。
図13は、発光領域LAが有効領域AA内をスキャンする動作の他の例を示す平面図である。図13に示す例は、図7に示した例と比較して、発光領域LAの形状が異なっている。図7に示した発光領域LAが線状に形成されていたのに対して、図13に示す発光領域LAは、点状に形成されている。
発光領域LAの第1方向Xに沿った幅W11は、有効領域AAの辺E1の長さより小さく形成されている。また、発光領域LAの第2方向Yに沿った幅W21は、有効領域AAの辺E3の長さより小さく形成されている。
発光領域LAの第1方向Xに沿った幅W11は、有効領域AAの辺E1の長さより小さく形成されている。また、発光領域LAの第2方向Yに沿った幅W21は、有効領域AAの辺E3の長さより小さく形成されている。
発光領域LAは、角部CN1から移動を開始する。発光領域LAは、第1方向Xと平行に移動し、辺E4に突き当たった後、第2方向Yの次の行へ移動する。そして、発光領域LAは、第1方向Xと平行に反対側へ移動し、辺E3に突き当たった後、第2方向Yの次の行へ移動する。発光領域LAは、この動作を辺E1から辺E2まで繰り返し行って有効領域AAの全体を移動することで対象物を照明する。
図14は、図13に示した発光領域LAの移動について、第1期間及び第2期間の発光領域LAを模式的に示す図である。
図14(a)は、第1期間における発光領域LAの位置を示している。発光領域LAは、1乃至3行目かつ1乃至3列目の単位領域UIに形成されている。発光領域LAは、第1期間の位置から第2期間の位置へ移動する。
図14(a)は、第1期間における発光領域LAの位置を示している。発光領域LAは、1乃至3行目かつ1乃至3列目の単位領域UIに形成されている。発光領域LAは、第1期間の位置から第2期間の位置へ移動する。
図14(b)、図14(c)、及び、図14(d)は、第2期間における発光領域LAの位置を示している。
図14(b)に示す発光領域LAは、1乃至3行目かつ2乃至4列目の単位領域UIに形成されている。第1期間と比較して第2期間の発光領域LAは、単位領域UIの1列分だけ移動している。つまり、第2期間の発光領域LAは、第1期間の発光領域LAと2及び3列目の単位領域UIが共通である。このように、前後の期間で発光領域LAが共通である場合には、より高精細に対象物をスキャンすることができる。
図14(b)に示す発光領域LAは、1乃至3行目かつ2乃至4列目の単位領域UIに形成されている。第1期間と比較して第2期間の発光領域LAは、単位領域UIの1列分だけ移動している。つまり、第2期間の発光領域LAは、第1期間の発光領域LAと2及び3列目の単位領域UIが共通である。このように、前後の期間で発光領域LAが共通である場合には、より高精細に対象物をスキャンすることができる。
図14(c)に示す発光領域LAは、1乃至3行目かつ4乃至6列目の単位領域UIに形成されている。第1期間と比較して第2期間の発光領域LAは、単位領域UIの3列分だけ移動している。つまり、第1期間の発光領域LAが形成された1乃至3列目の単位領域IUに対して、次の4列目から第2期間の発光領域LAが形成されている。このように、前後の期間で発光領域LAが連続しているが共通でない場合には、図14(b)の例と比較して時間を短縮して高精細に対象物をスキャンすることができる。
図14(d)に示す発光領域LAは、1乃至3行目かつ6乃至8列目の単位領域UIに形成されている。第1期間と比較して第2期間の発光領域LAは、単位領域UIの5列分だけ移動している。つまり、第1期間の発光領域LAが形成された1乃至3列目の単位領域IUに対して、2列分の単位領域UIを飛ばした6列目から第2期間の発光領域LAが形成されている。このように、前後の期間で発光領域LAが離れている場合には、図14(c)の例と比較して時間をさらに短縮して対象物をスキャンすることができる。
図15は、発光領域LAが有効領域AA内をスキャンする動作の他の例を示す平面図である。図15に示す例は、図13に示した例と比較して、発光領域LAの移動方法が異なっている。
発光領域LAは、角部CN1から移動を開始する。発光領域LAは、辺E1に沿って移動し、辺E4に沿って移動し、辺E2に沿って移動し、辺E3に沿って移動する。そして、発光領域LAは、既に周回した領域よりも内側で再び同様に移動する。発光領域LAは、この動作を角部CN1から電子機器100の中央部まで繰り返し行って有効領域AAの全体を移動することで対象物を照明する。
発光領域LAは、角部CN1から移動を開始する。発光領域LAは、辺E1に沿って移動し、辺E4に沿って移動し、辺E2に沿って移動し、辺E3に沿って移動する。そして、発光領域LAは、既に周回した領域よりも内側で再び同様に移動する。発光領域LAは、この動作を角部CN1から電子機器100の中央部まで繰り返し行って有効領域AAの全体を移動することで対象物を照明する。
なお、図7、9、11、12、13、15に示した例では、発光領域LAは有効領域AAの全体をスキャンしていたが、例えば、電子機器100は、撮像素子ISが対象物を一度撮像した後に対象物のおおよその面積を判断し、発光領域LAが必要な領域のみをスキャンしてもよい。すなわち、対象物から一定以上離れた位置の発光素子Lを発光させなくてもよい。
図16は、本実施形態に係る電子機器100の他の例を概略的に示す平面図である。図16に示す構成は、図1に示した構成と比較して、電子機器100が3つの撮像素子IS1、IS2、IS3を備えている点で相違している。
撮像素子IS1は、例えば、発光素子L1が発光する赤色(R)の光を感知する。撮像素子IS2は、例えば、発光素子L2が発光する緑色(G)の光を感知する。撮像素子IS3は、例えば、発光素子L3が発光する青色(B)の光を感知する。このような構成では、例えば、画像の表示などによって有効領域AA内の各所で異なる色の発光素子Lを発光させたとしても、各色の発光素子L1、L2、L3によって形成された影を撮像素子IS1、IS2、IS3で同時に撮像することができる。
撮像素子IS1は、例えば、発光素子L1が発光する赤色(R)の光を感知する。撮像素子IS2は、例えば、発光素子L2が発光する緑色(G)の光を感知する。撮像素子IS3は、例えば、発光素子L3が発光する青色(B)の光を感知する。このような構成では、例えば、画像の表示などによって有効領域AA内の各所で異なる色の発光素子Lを発光させたとしても、各色の発光素子L1、L2、L3によって形成された影を撮像素子IS1、IS2、IS3で同時に撮像することができる。
以上説明したように、本実施形態によれば、対象物を照明して生成した影を撮像することが可能な電子機器の制御方法を得ることができる。
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
100…電子機器、L…発光素子、LA…発光領域、
IS…撮像素子、IA…撮像領域、
SH…影、200…対象物、AA…有効領域。
IS…撮像素子、IA…撮像領域、
SH…影、200…対象物、AA…有効領域。
Claims (5)
- 複数の発光素子を同時に点灯して形成した発光領域を移動させながら対象物を照明し、
前記複数の発光素子と同一基板上の複数の撮像素子により、前記対象物によって生成される影を撮像し、
影画像に基づいて前記対象物の外形の三次元データを作成する、電子機器の制御方法。 - 前記発光領域は、線状に形成され、有効領域の一端から他端まで第1方向に沿って移動することで前記対象物を照明する、請求項1に記載の電子機器の制御方法。
- 前記発光領域は、前記有効領域の一端から他端まで前記第1方向と交差する第2方向に沿って移動することで前記対象物を照明する、請求項2に記載の電子機器の制御方法。
- 前記発光領域は、点状に形成され、第1方向と、前記第1方向と交差する第2方向に移動し、前記有効領域の全体を移動することで前記対象物を照明する、請求項1に記載の電子機器の制御方法。
- 前記複数の撮像素子のうち、前記発光領域に重なる前記撮像素子は非駆動であり、前記発光領域とは異なる領域の前記撮像素子が影を撮像する、請求項1乃至4の何れか1項に記載の電子機器の制御方法。
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