JP6317699B2 - 位置検出装置及び位置検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、指等の検出対象の位置を検出する位置検出装置及び位置検出方法に関する。

スマートウォッチ等の腕に装着して使用するデバイスが増えてきている。そのようなデバイスの一つとして、腕に装着されたデバイスから腕に画面を投影するタイプのデバイスが提案されている。更にそのようなデバイスから照射されるレーザによってユーザの指の位置を検出して、画面に対する操作を行うものが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。

Cicret Braceletホームページ、［online］、［平成２７年２月１７日検索］、インターネット〈http://cicret.com/wordpress/〉

上記のような腕に画面を投影するタイプのデバイスにおいても、スマートフォン等でよく利用される操作が行えることが期待される。そのような操作として、例えば、ピンチイン、ピンチアウトといった複数の指によって行われる操作がある。上記の非特許文献１に示される技術によれば、ある指にレーザが当たるとその指の位置は検出できる。しかしながら、その指によってレーザが遮られることによって、そのレーザの光軸上においてレーザが当たった指の先にあるそれ以外の指にはレーザが当たらないこととなる。通常、上記のレーザは、腕に沿った方向に向けて照射される一方、操作を行うための指も腕に沿った箇所に位置することとなる。そのため、複数の指で操作を行う場合に、操作に係る指全てにレーザが当たらないおそれがある。指にレーザが当たらない場合、ユーザの複数の指の位置を把握することができないため、複数の指によって行われる操作を行うことができない。

本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであり、ユーザに装着される位置検出装置において、複数の指等の検出対象を確実に検出することができる位置検出装置及び位置検出方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る位置検出装置は、互いに対向する位置でユーザに装着され、互いに対向する方向にレーザを照射する２つのレーザ照射手段と、２つのレーザ照射手段によって照射されたレーザそれぞれの反射波を検出する反射波検出手段と、反射波検出手段によって検出されたぞれぞれの反射波に基づいて、検出対象の位置を検出する位置検出手段と、を備える。

本発明に係る位置検出装置では、互いに対向する位置から、互いに対向する方向にレーザが照射されて、検出対象の位置が検出される。従って、一方のレーザ照射手段からのレーザが１本の指等の検出対象のうちの一つに遮られたとしても、もう一方のレーザ照射手段からのレーザが、別の指等の別の検出対象に照射されて、当該別の検出対象の位置が検出される。これにより、本発明に係る位置検出装置によれば、複数の指等の検出対象を確実に検出することができる。

２つのレーザ照射手段は、ユーザの腕に装着され、検出対象は、ユーザの指である、こととしてもよい。この構成によれば、例えば、ユーザによる操作のためのユーザの指の位置を検出することができる。

位置検出手段は、反射波検出手段によって検出されたぞれぞれの反射波に基づいて、レーザの出射位置から検出対象までの距離を検出し、当該距離に基づいて、検出対象が複数あるか否かを検出することとしてもよい。この構成によれば、検出される検出対象が、１つなのか複数なのか、例えば、１本の指なのか２本の指なのかを検出することができる。即ち、適切な検出対象の位置の検出を行うことができる。

２つのレーザ照射手段は、互いに異なる波長のレーザを照射することとしてもよい。この構成によれば、２つのレーザ照射手段から照射されるレーザ及び反射波の混同を防ぐことができ、検出対象を確実に検出することができる。

ところで、本発明は、上記のように位置検出装置の発明として記述できる他に、以下のように位置検出方法の発明としても記述することができる。これはカテゴリが異なるだけで、実質的に同一の発明であり、同様の作用及び効果を奏する。

即ち、本発明に係る位置検出方法は、互いに対向する位置でユーザに装着される２つのレーザ照射手段を備える位置検出装置の動作方法である位置検出方法であって、２つのレーザ照射手段によって、互いに対向する方向にレーザを照射するレーザ照射ステップと、レーザ照射ステップにおいて照射されたレーザそれぞれの反射波を検出する反射波検出ステップと、反射波検出ステップにおいて検出されたぞれぞれの反射波に基づいて、検出対象の位置を検出する位置検出ステップと、を含む。

本発明では、一方のレーザが１本の指等の検出対象のうちの一つに遮られたとしても、もう一方のレーザが、別の指等の別の検出対象に照射されて、当該別の検出対象の位置が検出される。これにより、本発明によれば、複数の指等の検出対象を確実に検出することができる。

本発明の実施形態に係る位置検出装置であるスマートデバイスの外観構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る位置検出装置であるスマートデバイスを構成する第１レーザ照射部及び第２レーザ照射部の機能構成を示す図である。 第１レーザ照射部及び第２レーザ照射部から照射されるレーザを示す図である。 位置演算部における判断を説明するための図である。 本発明の実施形態に係る位置検出装置であるスマートデバイスを構成する第１レーザ照射部及び第２レーザ照射部のハードウェア構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る位置検出装置であるスマートデバイスで実行される処理（位置検出方法）を示すフローチャートである。

以下、図面と共に本発明に係る位置検出装置及び位置検出方法の実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。

図１に本実施形態に係る位置検出装置であるスマートデバイス（情報機器）１０の外観を示す。スマートデバイス１０は、例えば、ユーザによって、スマートフォンあるいはタブレット端末と同様に使用される（ユーザに対してスマートフォンあるいはタブレット端末と同様の機能を提供する）端末である。また、図１に示すようにスマートデバイス１０は、ユーザの一方の腕Ａの肘から手首までの部分（肘下）に装着されて用いられるウェアラブル端末である。

スマートデバイス１０は、装着されたユーザの腕Ａに画面Ｓを投影する。また、スマートデバイス１０は、画面Ｓに対するユーザの操作を検出して、操作に応じた動作を行う。ユーザの操作は、通常、スマートデバイス１０が装着されていない方の手の指Ｆによって行われる。また、この操作は、通常、スマートフォンあるいはタブレット端末が備えているタッチパネルに対する操作と同様の操作である。スマートデバイス１０は、レーザによってユーザの指Ｆの位置を検出して、検出した位置に基づいて、ユーザの操作を特定する。即ち、スマートデバイス１０は、以下に示す本実施形態に係る機能を備えている点を除いて、非特許文献１に示されるデバイスと同様の装置であってもよい。

スマートデバイス１０は、それぞれユーザの腕Ａに装着される第１レーザ照射部１１０、第２レーザ照射部１２０及び接続部材１３０を備える。第１レーザ照射部１１０及び第２レーザ照射部１２０は、概ね、ユーザの腕Ａの形状に応じたリング状の形状をしており、ユーザの腕Ａに装着できるようになっている。また、第１レーザ照射部１１０は、ユーザの腕Ａの手首側に設けられ、第２レーザ照射部１２０は、ユーザの腕Ａの肘側に設けられる。即ち、第１レーザ照射部１１０と、第２レーザ照射部１２０とは、互いに対向する位置かつ所定の間隔をあけてユーザの腕Ａに装着される。この間隔は、画面Ｓを投影し、また、ユーザの指で操作するためのものである。即ち、第１レーザ照射部１１０と、第２レーザ照射部１２０とは、検出対象であるユーザの指Ｆが位置できる間隔でユーザの腕Ａに装着される。この間隔は、具体的には、通常のスマートフォンの画面サイズと同様の５インチ程度の間隔である。

第１レーザ照射部１１０と、第２レーザ照射部１２０とは、それらを接続する棒状の接続部材１３０の両端に固定されている。これにより、第１レーザ照射部１１０と、第２レーザ照射部１２０との位置関係は、予め定まる。図１に示すように、接続部材１３０は、ユーザに装着された際にユーザの腕Ａに沿って位置する。なお、第１レーザ照射部１１０と、第２レーザ照射部１２０とは、それぞれ位置決めされてユーザの腕Ａに装着されればよく、必ずしも接続部材１３０によって互いに接続されている必要はない。

引き続いて、本実施形態に係るスマートデバイス１０を構成する第１レーザ照射部１１０及び第２レーザ照射部１２０の機能及び構成について、詳細に説明する。図２に示すように、第１レーザ照射部１１０は、レーザ照射部１１１と、反射波検出部１１２と、距離算出部１１３と、照射部間通信部１１４と、位置演算部１１５とを備える。第２レーザ照射部１２０は、レーザ照射部１２１と、反射波検出部１２２と、距離算出部１２３と、照射部間通信部１２４とを備える。なお、第１レーザ照射部１１０及び第２レーザ照射部１２０は、上記の機能部以外にも、これらの機能部全体を統括する制御部（図示せず）を備える。また、第１レーザ照射部１１０及び第２レーザ照射部１２０は、スマートデバイス１０が、スマートフォンあるいはタブレット端末と同様の機能を実現するための機能部（図示せず）も備える。例えば、第１レーザ照射部１１０及び第２レーザ照射部１２０の何れかに、上述した画面Ｓを投影する画面投影部を備えていてもよい。

第１レーザ照射部１１０のレーザ照射部１１１及び第２レーザ照射部１２０のレーザ照射部１２１は、レーザを照射するレーザ照射手段である。図１及び図３に示すように、レーザ照射部１１１は、レーザＬ１（レーザＬ１１，Ｌ１２，Ｌ１３の総称）を照射（出射、発射）する。レーザ照射部１２１は、レーザＬ２（レーザＬ２１，Ｌ２２，Ｌ２３の総称）を照射する。レーザ照射部１１１によるレーザＬ１の照射方向は、ユーザの腕Ａに沿って第２レーザ照射部１２０に向かう方向である。レーザ照射部１２１によるレーザＬ２の照射方向（レーザＬ１，Ｌ２の光軸方向）は、ユーザの腕Ａに沿って第１レーザ照射部１１０に向かう方向である。

即ち、レーザ照射部１１１及びレーザ照射部１２１は、互いに対向する方向にレーザを照射する。また、図１及び図３に示すようにレーザ照射部１１１及びレーザ照射部１２１は、複数のレーザＬ（レーザＬ１１，Ｌ１２，Ｌ１３，Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ２３の総称、あるいはそれらの何れか）を照射する。なお、本実施形態では、３つずつのレーザＬを照射するとしているが、３つ以外の数のレーザＬを照射することとしてもよい。レーザＬの出射位置は、リング状の形状の周方向に、即ち、ユーザの腕Ａの周方向に沿って一定の間隔で並んでいる。このように複数のレーザＬを照射することで、レーザＬが照射される上記の周方向の位置毎に指Ｆの位置（レーザＬの光軸方向の位置）を検出することができる。但し、レーザ照射部１１１及びレーザ照射部１２１は、少なくとも一つのレーザＬを照射するものであればよい。

また、レーザ照射部１１１から照射される複数のレーザＬ１それぞれは、レーザ照射部１２１から照射される複数のレーザＬ２それぞれに対応付けられている。即ち、レーザ照射部１１１からのレーザＬ１とレーザ照射部１２１からのレーザＬ２とでペアになっている。具体的には、レーザＬ１１とレーザＬ２１とが、レーザＬ１２とレーザＬ２２とが、レーザＬ１３とレーザＬ２３とが、それぞれペアとなっている。第１レーザ照射部１１０と、第２レーザ照射部１２０とは、上述した接続部材１３０で固定されており、互いの位置関係は予め定まっている。これにより、ペアとなったレーザＬ１，Ｌ２の光軸が同じ位置になっている。即ち、レーザＬ１，Ｌ２が出射される位置が、当該レーザＬ１，Ｌ２の光軸上（一直線上）に位置する。なお、図３では、分かりやすくするためペアとなったレーザＬ１，Ｌ２の光軸をずらして描いている。各レーザ照射部１１０，１２０では、レーザ（レーザの出射位置）Ｌ毎にレーザＩＤが予め設定されて記憶されており、当該レーザＩＤのペアが記憶されている。レーザＩＤは、例えば、レーザＬ１１，Ｌ１２，Ｌ１３については、それぞれＮｏ．Ａ１，Ｎｏ．Ａ２，Ｎｏ．Ａ３とされ、レーザＬ２１，Ｌ２２，Ｌ２３については、それぞれＮｏ．Ｂ１，Ｎｏ．Ｂ２，Ｎｏ．Ｂ３とされる。

レーザ照射部１１１と、レーザ照射部１２１とは、互いに異なる波長のレーザを照射する。これは、レーザＬ１，Ｌ２の混同を防ぐためである。更に、一つのレーザ照射部１１１，１２１から照射される複数のレーザＬ１，Ｌ２間でもレーザの波長を異なるものとしてもよい。

レーザ照射部１１１及びレーザ照射部１２１は、ユーザの指Ｆを検出する際に、例えば、一定の時間間隔、かつ同じタイミングでレーザを照射する。レーザ照射部１１１及びレーザ照射部１２１は、レーザを照射したタイミングで距離算出部１１３及び距離算出部１２３にそれぞれその旨を通知する。レーザ照射部１１１，１２１は、位置検出用の従来のレーザ照射装置を用いて実現することができる。

第１レーザ照射部１１０の反射波検出部１１２は、レーザ照射部１１１によって照射されたレーザＬ１の反射波を検出する反射波検出手段である。また、第２レーザ照射部１２０の反射波検出部１２２は、レーザ照射部１２１によって照射されたレーザＬ２の反射波を検出する反射波検出手段である。レーザ照射部１１１，１２１によって照射されたレーザは、ユーザの指Ｆによって反射されて反射波となる。反射波検出部１１２及び反射波検出部１２２は、レーザ照射部１１１及びレーザ照射部１２１によって照射されたレーザＬ毎に、当該レーザＬの出射位置（の近傍）において反射波を受信することで反射波を検出する。

反射波検出部１１２及び反射波検出部１２２は、それぞれ反射波を検出したら距離算出部１１３及び距離算出部１２３にその旨を通知する。反射波検出部１１２及び反射波検出部１２２は、位置検出用の従来のレーザの反射波を検出する反射波検出装置を用いて実現することができる。

距離算出部１１３及び距離算出部１２３は、反射波検出部１１２及び反射波検出部１２２によって検出されたぞれぞれの反射波に基づいて、レーザＬの出射位置、即ち、第１レーザ照射部１１０及び第２レーザ照射部１２０から検出対象である指Ｆまでの距離（直線距離）を検出する。即ち、距離算出部１１３及び距離算出部１２３は、反射波に基づいて、検出対象である指Ｆの位置を検出する位置検出手段の一機能である。なお、検出されるユーザの指Ｆの位置は、レーザＬの光軸上の位置（指ＦによってレーザＬが反射された位置）かつ第１レーザ照射部１１０又は第２レーザ照射部１２０の位置に対する相対的な位置である。

距離算出部１１３及び距離算出部１２３は、レーザ照射部１１１及びレーザ照射部１２１から、レーザが照射（出射）されたタイミングで通知を受ける。距離算出部１１３及び距離算出部１２３は、当該通知を受けたタイミングでタイマを起動させる。また、距離算出部１１３及び距離算出部１２３は、反射波検出部１１２及び反射波検出部１２２から反射波が検出されたタイミングで通知を受ける。距離算出部１１３及び距離算出部１２３は、当該通知を受けたタイミングまでのタイマのカウントから、レーザが照射（出射）されてから反射波が検出されるまでの時間を測定（算出）する。

距離算出部１１３及び距離算出部１２３は、その時間に基づいて距離を算出（推定）する。距離の算出は、レーザＩＤ毎に行われる。距離算出部１１３は、第１レーザ照射部１１０から出射されるレーザＬ１に基づいて、第１レーザ照射部１１０からの距離を算出する。距離算出部１２３は、第２レーザ照射部１２０から出射されるレーザＬ２に基づいて、第２レーザ照射部１２０からの距離を算出する。時間から距離の算出（推定）は、従来の技術により行うことができる。

距離算出部１１３は、算出したレーザＩＤ毎の距離を示す情報を位置演算部１１５に出力する。距離算出部１２３は、算出したレーザＩＤ毎の距離を示す情報を照射部間通信部１２４に出力する。距離算出部１１３及び距離算出部１２３は、タイマが予め設定された時間をカウントするまで、反射波検出部１１２及び反射波検出部１２２からの通知を受けなかった場合、距離を算出しない。予め設定された時間は、指Ｆの位置検出におけるタイムアウト時間であり、指Ｆの位置検出の目的に応じて適宜設定される。その場合、距離算出部１１３及び距離算出部１２３は、それぞれ、距離を示す情報に代えて、距離が算出されなかった旨の情報を位置演算部１１５及び照射部間通信部１２４に出力する。

照射部間通信部１１４及び照射部間通信部１２４は、第１レーザ照射部１１０と第２レーザ照射部１２０との間で情報の送受信を行う手段である。照射部間通信部１１４及び照射部間通信部１２４は、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の従来の近距離無線通信によって情報の送受信を行う。あるいは、照射部間通信部１１４及び照射部間通信部１２４は、例えば、接続部材１３０内に設けられたケーブルを用いて有線によって情報の送受信を行う。

第２レーザ照射部１２０の照射部間通信部１２４は、距離算出部１２３から、レーザＩＤ毎の距離を示す情報が入力されると、その情報を第１レーザ照射部１１０に送信する。第１レーザ照射部１１０では、照射部間通信部１１４がその情報を受信する。照射部間通信部１１４は、受信した情報を位置演算部１１５に出力する。照射部間通信部１２４に、距離が算出されなかった旨が入力された場合も、上記と同様に位置演算部１１５まで情報を中継する。

位置演算部１１５は、距離算出部１１３及び距離算出部１２３によって算出されたレーザＩＤ毎の距離に基づいて、検出対象である指Ｆの位置を検出する。即ち、位置演算部１１５は、反射波に基づいて、検出対象である指Ｆの位置を検出する位置検出手段の一機能である。位置演算部１１５は、検出対象である指Ｆの位置検出において、検出対象の指Ｆが複数あるか否かを検出する。位置演算部１１５は、具体的には、以下のように指Ｆの位置を検出する。

位置演算部１１５は、レーザＩＤのペア毎に指Ｆの位置を検出する。即ち、レーザＩＤによって示されるレーザＬの光軸上のどの位置に指Ｆが位置しているかを検出する。位置演算部１１５には、予め検出最遠距離が設定されて記憶されている。図３に示すように、検出最遠距離Ｄは、検出対象を検出可能とする、第１レーザ照射部１１０又は第２レーザ照射部１２０からの距離である。これは、レーザを出射したレーザ照射部１１０，１２０とは反対側のレーザ照射部１１０，１２０でレーザＬが反射する場合と、検出対象でレーザＬが反射する場合とを判別するためのものである。検出最遠距離Ｄの設定により、図１及び図３に示すように、検出対象を検出可能な検出範囲（検出領域）Ｒが定まる。検出最遠距離Ｄは、第１レーザ照射部１１０と第２レーザ照射部１２０との間隔よりも短くされる。例えば、上述したように当該間隔を５インチ程度とした場合には、検出最遠距離Ｄは４．８インチとされる。

以下の説明では、距離算出部１１３から位置演算部１１５に入力された情報によって示される距離、即ち、第１レーザ照射部１１０から指Ｆまでの距離を距離Ａとする。また、照射部間通信部１１４から位置演算部１１５に入力された情報によって示される距離、即ち、第２レーザ照射部１２０から指Ｆまでの距離を距離Ｂとする。

位置演算部１１５は、距離算出部１１３及び照射部間通信部１１４の何れかから、距離が算出されなかった旨の情報を入力した場合には、指Ｆは検出範囲Ｒ外と判定する。これは、反射波検出部１１２及び反射波検出部１２２の少なくとも何れかにおいて、反射波が検出されない場合である。

位置演算部１１５は、予め設定された時間が経過するまでに距離算出部１１３及び照射部間通信部１１４の両方から距離を示す情報を入力すると、距離Ａ＜検出最遠距離Ｄかつ、距離Ｂ＜検出最遠距離Ｄを満たすか否かを判断する。当該条件を満たさないと判断した場合、位置演算部１１５は、指Ｆは検出範囲Ｒ外と判定する。

当該条件を満たすと判断した場合、続いて、位置演算部１１５は、指Ｆは検出範囲Ｒ内と判定し、引き続いて、第１レーザ照射部１１０と第２レーザ照射部１２０との間隔である照射部間距離−（距離Ａ＋距離Ｂ）＜閾値を満たすか否かを判断する。照射部間距離と、閾値とは、予め位置演算部１１５に記憶されている。この判断は、検出対象の指Ｆが１本であるか、２本（複数）であるか否かを判断（識別）するものであり、閾値はそれに応じて設定される。例えば、閾値は、１本の指Ｆの幅よりも大きく、２本の指が並べられた幅よりも小さい値とされ、具体的には５ｃｍとされる。上記の条件の左辺である、照射部間距離−（距離Ａ＋距離Ｂ）は、レーザＬ１とレーザＬ２とが指Ｆによって遮られる間隔である。図４に、当該間隔Ｇを示す。図４（ａ）に示すように、２本の指Ｆが、第１レーザ照射部１１０と第２レーザ照射部１２０との間に位置している場合には、上記の間隔Ｇは、閾値よりも大きくなる。一方、図４（ｂ）に示すように、１本の指Ｆが、第１レーザ照射部１１０と第２レーザ照射部１２０との間に位置している場合には、上記の間隔Ｇは、閾値よりも小さくなる。

当該条件を満たさないと判断した場合、位置演算部１１５は、指Ｆが２本あると判定する。一方で、当該条件を満たすと判断した場合、位置演算部１１５は、指Ｆが１本あると判定する。

位置演算部１１５は、判定結果と、当該判定結果に応じた指Ｆの位置とを示す情報を出力する。位置演算部１１５は、指Ｆは検出範囲Ｒ外と判定した場合、その旨の情報（検出せずを示す情報）のみを出力し、指Ｆの位置は出力しない。位置演算部１１５は、指Ｆが２本あると判定した場合、及び２本の指Ｆの位置を示す情報として距離Ａ及び距離Ｂを示す情報を出力する。位置演算部１１５は、指Ｆが１本あると判定した場合、更に距離Ａ＜距離Ｂを満たすか否かを判断する。当該条件を満たすと判断した場合、位置演算部１１５は、１本の指Ｆの位置を示す情報として距離Ａを示す情報を出力する。一方で、当該条件を満たさないと判断した場合、位置演算部１１５は、１本の指Ｆの位置を示す情報として距離Ｂを示す情報を出力する。これは、より精度の高い測位結果として、より指Ｆに近い方の距離を出力として採用したものである。また、この出力は、レーザＩＤのペア毎に、例えば、レーザＩＤのペアに対応付けて行われる。

当該出力は、例えば、スマートデバイス１０内の、ユーザの指Ｆの位置から、ユーザの操作を検出して、操作に応じた動作を行う機能部（モジュール）に対して行われる。この出力が時系列に連続的に行われて、当該機能部において、当該時系列の指Ｆの位置からユーザの操作が判断されて、当該操作に応じた動作が実行される。なお、出力は、上記以外の機能部や別の装置に対して行われてもよい。

なお、本実施形態では、位置演算部１１５は、第１レーザ照射部１１０が備えられているものとしたが、第２レーザ照射部１２０が備えていてもよい。その場合、本実施形態で説明した機能配置が、第１レーザ照射部１１０と第２レーザ照射部１２０とで逆になる。以上が、本実施形態に係るスマートデバイス１０を構成する第１レーザ照射部１１０及び第２レーザ照射部１２０の機能及び構成である。

図５に本実施形態に係るスマートデバイス１０を構成する第１レーザ照射部１１０及び第２レーザ照射部１２０のハードウェア構成を示す。図３に示すように第１レーザ照射部１１０及び第２レーザ照射部１２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２０１、主記憶装置であるＲＡＭ（RandomAccess Memory）２０２及びＲＯＭ（Read Only Memory）２０３、レーザ照射装置２０４、並びに反射波検出装置２０５、並びに通信モジュール２０６のハードウェアを備える装置（デバイス）として構成される。上記のハードウェアのうち、レーザ照射装置２０４は、上述したレーザ照射部１１１，１２１を実現するために用いられる装置である。反射波検出装置２０５は、上述した反射波検出部１１２，１２２を実現するために用いられる装置である。また、第１レーザ照射部１１０及び第２レーザ照射部１２０は、スマートフォンあるいはタブレット端末と同様の機能を実現するための機能部を実現するために必要なハードウェアを備えている。これらの構成要素がプログラム等により動作することにより、上述した第１レーザ照射部１１０及び第２レーザ照射部１２０の機能が発揮される。以上が、本実施形態に係るスマートデバイス１０の構成である。

引き続いて、図６のフローチャートを用いて、本実施形態に係るスマートデバイス１０で実行される処理（スマートデバイス１０の動作方法）である位置検出方法を説明する。上述したように以下の処理は、レーザＩＤのペア毎に行われる。

本処理では、まず、第１レーザ照射部１１０及び第２レーザ照射部１２０それぞれにおいて、レーザ照射部１１１及びレーザ照射部１２１によってレーザＬが照射される（Ｓ０１、レーザ照射ステップ）。レーザが照射されると、レーザ照射部１１１及びレーザ照射部１２１から、距離算出部１１３及び距離算出部１２３に通知される。

通知を受けた距離算出部１１３及び距離算出部１２３では、タイマが起動される（Ｓ０２、位置検出ステップ）。一方、レーザ照射部１１１及びレーザ照射部１２１によって照射されたレーザＬが、検出対象の指Ｆに当たり反射すると、反射波検出部１１２及び反射波検出部１２２によって反射波が受信されて検出される。

タイマが予め設定された時間をカウントするまでに、反射波検出部１１２及び反射波検出部１２２の少なくとも何れかによって、反射波が受信されず検出されない場合（Ｓ０３のＮＯ）、距離算出部１１３及び距離算出部１２３の少なくとも何れかから、距離が算出されなかった旨の情報が出力される。距離算出部１１３からの当該情報は直接、距離算出部１２３からの当該情報は照射部間通信部１２４及び照射部間通信部１１４を介して、位置演算部１１５に入力される。この場合、位置演算部１１５によって、指Ｆは検出範囲Ｒ外と判定され、指Ｆの位置が検出されたなった旨が出力されて（Ｓ０４、位置検出ステップ）、本処理が終了する。

タイマが予め設定された時間をカウントするまでに、反射波検出部１１２及び反射波検出部１２２の両方において、反射波が受信され検出された場合（Ｓ０３のＹＥＳ、反射波検出ステップ）、その旨がそれぞれ距離算出部１１３及び距離算出部１２３に通知される。続いて、距離算出部１１３及び距離算出部１２３によって、当該通知を受けたタイミングまでのタイマのカウントから、レーザが照射（出射）されてから反射波が検出されるまでの時間が測定される（Ｓ０５、位置検出ステップ）。

続いて、距離算出部１１３及び距離算出部１２３によって、その時間に基づいて、それぞれ距離Ａ及び距離Ｂが算出され、出力される（Ｓ０６、位置検出ステップ）。距離算出部１１３からの距離Ａを示す情報は直接、距離算出部１２３からの距離Ｂを示す情報は照射部間通信部１２４及び照射部間通信部１１４を介して、位置演算部１１５に入力される。

続いて、位置演算部１１５によって、距離Ａ＜検出最遠距離Ｄかつ、距離Ｂ＜検出最遠距離Ｄを満たすか否かが判断される（Ｓ０７、位置検出ステップ）。当該条件を満たさないと判断された場合（Ｓ０７のＮＯ）、位置演算部１１５によって、指Ｆは検出範囲Ｒ外と判定され、指Ｆの位置が検出されたなった旨が出力されて（Ｓ０４、位置検出ステップ）、本処理が終了する。

Ｓ０７の条件を満たすと判断された場合（Ｓ０７のＹＥＳ）、続いて、位置演算部１１５によって、照射部間距離−（距離Ａ＋距離Ｂ）＜閾値を満たすか否かが判断される（Ｓ０８、位置検出ステップ）。当該条件を満たさないと判断された場合（Ｓ０７のＮＯ）、位置演算部１１５によって、指Ｆが２本あると判定され、２本の指Ｆの位置を示す情報として距離Ａ及び距離Ｂを示す情報が出力されて（Ｓ０９、位置検出ステップ）、本処理が終了する。

Ｓ０８の条件を満たすと判断された場合（Ｓ０８のＹＥＳ）、続いて、位置演算部１１５によって、距離Ａ＜距離Ｂを満たすか否かが判断される（Ｓ１０、位置検出ステップ）。当該条件を満たすと判断された場合（Ｓ１０のＹＥＳ）、位置演算部１１５によって、指Ｆが１本あると判定され、１本の指Ｆの位置を示す情報として距離Ａを示す情報が出力されて（Ｓ１１、位置検出ステップ）、本処理が終了する。Ｓ１０の条件を満たさないと判断された場合（Ｓ１０のＮＯ）、位置演算部１１５によって、指Ｆが１本あると判定され、１本の指Ｆの位置を示す情報として距離Ｂを示す情報が出力されて（Ｓ１２、位置検出ステップ）、本処理が終了する。

上記の指Ｆの位置検出結果の出力は、例えば、スマートデバイス１０における、ユーザの操作を検出して、操作に応じた動作を行う機能部に対して行われる。この出力が時系列に連続的に行われて、当該機能部において、当該時系列の指Ｆの位置からユーザの操作が判断されて、当該操作に応じた動作が実行される。例えば、図６のフローチャートに示す処理が、一定の時間間隔で繰り返し行われることで、時系列の指Ｆの位置が検出されて、これからユーザの操作に相当する、指Ｆの動作が検出される。スマートデバイス１０では、当該ユーザの操作に応じた動作（機能）が実行される。以上が、本実施形態に係るスマートデバイス１０で実行される処理である。

上述したように本実施形態では、互いに対向する位置から、互いに対向する方向にレーザＬが照射されて、検出対象である指Ｆの位置が検出される。一方、非特許文献１に示されたデバイスでは、本実施形態とは異なり、一方向からしかレーザが照射されない。例えば、本実施形態の第２レーザ照射部１２０の位置からしかレーザが照射されない。この場合、例えば、図１に示すように、右側の指Ｆに遮られて左側の指ＦにはレーザＬが当たらない。しかしながら、本実施形態では、第１レーザ照射部１１０及び第２レーザ照射部１２０によって両方向からレーザＬを照射しているため、一方のからのレーザＬが１本の指Ｆに遮られたとしても、もう一方からのレーザＬが、別の指Ｆに照射されて、当該別の指Ｆの位置が検出される。これにより、本実施形態によれば、複数の指Ｆを確実に検出することができる。

また、本実施形態のように、本発明に係る位置検出装置は、ユーザの腕Ａに装着され、ユーザの指Ｆを検出して、指Ｆの位置を操作に用いるスマートデバイス１０のような装置とすることとしてもよい。この構成によれば、例えば、ユーザによる操作のためのユーザの指Ｆの位置を検出することができる。これにより、通常、スマートフォンでよく利用されるピンチイン、ピンチアウトといった複数の指によって行われる柔軟な操作を確実に行うことができ、操作性の高いスマートデバイス１０を実現することができる。但し、位置の検出態様を必ずしも指Ｆとする必要はなく、指Ｆ以外の任意のものを検出対象とすることとしてもよい。また、本発明に係る位置検出装置は、必ずしも上記のようなユーザの腕Ａに装着されるスマートデバイス１０である必要はない。ユーザの何れか箇所に、何らかの検出対象の位置を検出するものであれば、任意の装置に対して本発明を適用することができる。

また、本実施形態のように検出対象が複数あるか否かを検出することとしてもよい。この構成によれば、検出される検出対象が、１つなのか複数なのか、例えば、１本の指Ｆなのか２本の指Ｆなのかを検出することができる。即ち、適切な検出対象の位置の検出を行うことができる。これにより、例えば、本実施形態のスマートデバイス１０のような装置において、複数の指Ｆを用いたユーザの操作を確実に実現することができる。

また、本実施形態のように第１レーザ照射部１１０及び第２レーザ照射部１２０から照射されるレーザＬは、互いに異なる波長のレーザＬであることとしてもよい。この構成によれば、第１レーザ照射部１１０及び第２レーザ照射部１２０から照射されるレーザＬ及び反射波の混同を防ぐことができ、検出対象を確実に検出することができる。

１０…スマートデバイス、１１０…第１レーザ照射部、１１１…レーザ照射部、１１２…反射波検出部、１１３…距離算出部、１１４…照射部間通信部、１１５…位置演算部、１２０…第２レーザ照射部、１２１…レーザ照射部、１２２…反射波検出部、１２３…距離算出部、１２４…照射部間通信部、２０１…ＣＰＵ、２０２…ＲＡＭ、２０３…ＲＯＭ、２０４…レーザ照射装置、２０５…反射波検出装置、２０６…通信モジュール、１３０…接続部材。

Claims (5)

1. 互いに対向する位置でユーザに装着され、互いに対向する方向にレーザを照射する２つのレーザ照射手段と、
   前記２つのレーザ照射手段によって照射されたレーザそれぞれの反射波を検出する反射波検出手段と、
   前記反射波検出手段によって検出されたぞれぞれの反射波に基づいて、検出対象の位置を検出する位置検出手段と、
   を備える位置検出装置。
2. 前記２つのレーザ照射手段は、前記ユーザの腕に装着され、
   前記検出対象は、前記ユーザの指である、請求項１に記載の位置検出装置。
3. 前記位置検出手段は、前記反射波検出手段によって検出されたぞれぞれの反射波に基づいて、前記レーザの出射位置から前記検出対象までの距離を検出し、当該距離に基づいて、前記検出対象が複数あるか否かを検出する請求項１又は２に記載の位置検出装置。
4. 前記２つのレーザ照射手段は、互いに異なる波長のレーザを照射する請求項１〜３の何れか一項に記載の位置検出装置。
5. 互いに対向する位置でユーザに装着される２つのレーザ照射手段を備える位置検出装置の動作方法である位置検出方法であって、
   前記２つのレーザ照射手段によって、互いに対向する方向にレーザを照射するレーザ照射ステップと、
   前記レーザ照射ステップにおいて照射されたレーザそれぞれの反射波を検出する反射波検出ステップと、
   前記反射波検出ステップにおいて検出されたぞれぞれの反射波に基づいて、検出対象の位置を検出する位置検出ステップと、
   を含む位置検出方法。

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