JP5703644B2 - 光学式検出システム、電子機器 - Google Patents
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Description
図1(A)に、本実施形態の光学式検出システムの基本的な構成例を示す。本実施形態の光学式検出システムは、光学式検出装置100と情報処理装置200とを含む。光学式検出装置100は、座標情報検出部110、キャリブレーション部120、表示指示部130、停止指示部140、照射部EU及び受光部RUを含む。図1(B)は、本実施形態の光学式検出システムによるZ座標情報の検出を説明する図である。なお、本実施形態の光学式検出システムは図1(A)、図1(B)の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素に置き換えたり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。また本実施形態の光学式検出システムは、光学式検出装置100だけで実現してもよいし、光学式検出装置100と情報処理装置200の両方により実現してもよい。例えばキャリブレーション部120、表示指示部130、停止指示部140等の各構成要素の一部の機能を情報処理装置200により実現してもよい。
図6(A)、図6(B)は、本実施形態の光学式検出システムによる座標情報検出の手法を説明する図である。
Eb=k・Ib (2)
また光源部LS1からの光源光(第1の光源光)の減衰係数をfaとし、この光源光に対応する反射光(第1の反射光)の検出受光量をGaとする。また光源部LS2からの光源光(第2の光源光)の減衰係数をfbとし、この光源光に対応する反射光(第2の反射光)の検出受光量をGbとする。すると下式(3)、(4)が成立する。
Gb=fb・Eb=fb・k・Ib (4)
従って、検出受光量Ga、Gbの比は下式(5)のように表せる。
ここでGa/Gbは、受光部RUでの受光結果から特定することができ、Ia/Ibは、照射部EUの制御量から特定することができる。そして図6(A)の強度INTa、INTbと減衰係数fa、fbとは一意の関係にある。例えば減衰係数fa、fbが小さな値となり、減衰量が大きい場合は、強度INTa、INTbが小さいことを意味する。一方、減衰係数fa、fbが大きな値となり、減衰量が小さい場合は、強度INTa、INTbが大きいことを意味する。従って、上式(5)から減衰率の比fa/fbを求めることで、対象物の方向、位置等を求めることが可能になる。
Im=Ia+Ib (7)
上式(6)、(7)を上式(5)に代入すると下式(8)が成立する。
=(fa/fb)・{(Im−Ib)/Ib} (8)
上式(8)より、Ibは下式(9)のように表される。
ここでα=fa/(fa+fb)とおくと、上式(9)は下式(10)のように表され、減衰係数の比fa/fbは、αを用いて下式(11)のように表される。
fa/fb=α/(1−α) (11)
従って、Ga/Gb=1になると共にIaとIbの和が一定値Imになるように制御すれば、そのときのIb、Imから下式(10)によりαを求め、求められたαを上式(11)に代入することで、減衰係数の比fa/fbを求めることができる。これにより、対象物の方向、位置等を求めることが可能になる。そしてGa/Gb=1になると共にIaとIbの和が一定になるように制御することで、外乱光の影響等を相殺することが可能になり、検出精度の向上を図れる。
図9(A)、図9(B)に、情報処理装置200に取り付け可能な本実施形態の光学式検出システムの構成例を示す。図9(A)に示す光学式検出システムは、取り付け部MTUを含み、この取り付け部MTUによりパーソナルコンピューター(広義には情報処理装置)200のディスプレイ(広義には表示部)20に取り付けられている。そしてUSBケーブルUSBCを介して、光学式検出装置100とパーソナルコンピューター200とが電気的に接続される。
PD1〜PD3 受光ユニット、PHD 受光素子、ED1〜ED2 照射ユニット、
RDET、RDET1〜RDET3 検出エリア、MTU 取り付け部、
SLT スリット、LG、LG1、LG2 ライトガイド、LS1、LS2 光源部、
RS 反射シート、PS プリズムシート、LF ルーバーフィルム、
LE 照射方向設定部、LID1 第1の照射光強度分布、
LID2 第2の照射光強度分布、
10 画像投影装置、20 表示部、100 光学式検出装置、
110 座標情報検出部、120 キャリブレーション部、130 表示指示部、
140 停止指示部、200 情報処理装置
Claims (11)
- 画像が表示される表示部に取り付けるための取り付け部と、
対象物が検出されるエリアであり、前記表示部によって規定される表示面に沿うX−Y平面に沿った対象面に対して設定される検出エリアに対して照射光を出射する照射部と、
前記照射光が対象物により反射することによる反射光を受光する受光部と、
前記受光部における前記反射光の受光結果に基づいて、前記対象物の座標情報を検出する座標情報検出部と、
前記座標情報の検出についてのキャリブレーション処理を行うキャリブレーション部と
を含み、
前記照射部は、前記検出エリアでの前記X−Y平面に沿った位置に応じて強度分布を形成する照射光を出射し、
前記受光部は、複数の受光ユニットを含み、前記複数の受光ユニットは、Z方向において高さが異なる位置に配置され、
前記座標情報検出部は、前記受光部における前記反射光の受光光量に基づいて、前記対象物のXY方向の前記座標情報であるXY座標情報を検出し、前記複数の受光ユニットの各々の受光結果に基づいて、前記対象物のZ方向での前記座標情報であるZ座標情報を検出し、
前記キャリブレーション部は、前記Z座標情報についての前記キャリブレーション処理を行うことを特徴とする光学式検出システム。 - 請求項1において、
前記照射部は、前記検出エリアでの前記X−Y平面に沿った位置に応じた強度分布が異なる照射光を出射し、
前記座標情報検出部は、前記照射部が異なる強度分布の前記照射光を出射した場合に生ずるそれぞれの前記反射光の受光光量に基づいて、前記XY座標情報を検出することを特徴とする光学式検出システム。 - 請求項1または2において、
前記キャリブレーション部は、キャリブレーション時に、前記対象物がキャリブレーション用Z座標範囲にある場合の前記受光結果に基づいて、前記Z座標情報の前記キャリブレーション処理を行うことを特徴とする光学式検出システム。 - 請求項3において、
前記キャリブレーション部は、前記対象物が所定のZ座標範囲に存在する期間に所定の操作指示が行われる場合に、前記所定の操作指示に対応する前記所定のZ座標範囲についての前記キャリブレーション処理を行うことを特徴とする光学式検出システム。 - 請求項4において、
前記キャリブレーション部は、ホバリング操作におけるZ座標のしきい値に関する前記キャリブレーション処理を行うことを特徴とする光学式検出システム。 - 請求項5において、
前記キャリブレーション部は、
前記対象物のZ座標位置がZ1(Z1は実数)以下である場合に確定操作と判断され、前記対象物の前記Z座標位置が前記Z1より大きく、Z2(Z2はZ2>Z1である実数)以下である場合に前記ホバリング操作と判断される場合に、
前記Z座標位置Z1及び前記Z座標位置Z2に関する前記キャリブレーション処理を行うことを特徴とする光学式検出システム。 - 請求項6において、
前記キャリブレーション時に前記対象物をキャリブレーション用Z座標位置に停止する指示を行う停止指示部を含み、
前記キャリブレーション部は、前記停止指示部による停止指示の後に、前記キャリブレーション処理を行うことを特徴とする光学式検出システム。 - 請求項7において、
前記停止指示部は、前記Z座標位置Z1に関する前記キャリブレーション処理のための第1の停止指示と前記Z座標位置Z2に関する前記キャリブレーション処理のための第2の停止指示とを行い、
前記キャリブレーション部は、前記第1の停止指示の後に、前記Z座標位置Z1に関する前記キャリブレーション処理を行い、前記第2の停止指示の後に、前記Z座標位置Z2に関する前記キャリブレーション処理を行うことを特徴とする光学式検出システム。 - 請求項8において、
前記検出エリアは、情報処理装置の表示部に沿って設定されることを特徴とする光学式検出システム。 - 請求項9において、
キャリブレーション用画面を前記表示部に表示する指示を行う表示指示部を含むこと
特徴とする光学式検出システム。 - 請求項1乃至10のいずれかに記載の光学式検出システムを含むことを特徴とする電子機器。
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