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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024072377
(43)【公開日】2024-05-28
(54)【発明の名称】検出装置
(51)【国際特許分類】
G06F 3/041 20060101AFI20240521BHJP
G06F 3/042 20060101ALI20240521BHJP
【ＦＩ】
G06F3/041 595
G06F3/042 470
G06F3/041 580
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022183132
(22)【出願日】2022-11-16
(71)【出願人】
【識別番号】000003551
【氏名又は名称】株式会社東海理化電機製作所
(74)【代理人】
【識別番号】110002583
【氏名又は名称】弁理士法人平田国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】稲垣 裕
(57)【要約】
【課題】検出精度を向上させることができる検出装置を提供する。
【解決手段】検出装置１は、電磁波を出力する出力部２と、出力部２と対象となる対称位置１１に電磁波を集波するように反射させる反射材３と、出力部２に隣接して配置され、検出対象８で反射した電磁波を、反射材３を介して受波する受波部４と、対称位置１１に位置する検出対象８を反射して受波部４が受波した電磁波に基づいて予め定められた第１のしきい値Ｔｈ１を有し、受波した電磁波が第１のしきい値Ｔｈ１以上である場合、検出対象８の検出を判定する制御部５と、を備えて概略構成されている。
【選択図】図１
【解決手段】検出装置１は、電磁波を出力する出力部２と、出力部２と対象となる対称位置１１に電磁波を集波するように反射させる反射材３と、出力部２に隣接して配置され、検出対象８で反射した電磁波を、反射材３を介して受波する受波部４と、対称位置１１に位置する検出対象８を反射して受波部４が受波した電磁波に基づいて予め定められた第１のしきい値Ｔｈ１を有し、受波した電磁波が第１のしきい値Ｔｈ１以上である場合、検出対象８の検出を判定する制御部５と、を備えて概略構成されている。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電磁波を出力する出力部と、
前記出力部と対象となる対称位置に前記電磁波を集波するように反射させる反射材と、
前記出力部に隣接して配置され、検出対象で反射した前記電磁波を、前記反射材を介して受波する受波部と、
前記対称位置に位置する前記検出対象を反射して前記受波部が受波した前記電磁波に基づいて予め定められた第１のしきい値を有し、受波した前記電磁波が前記第１のしきい値以上である場合、前記検出対象の検出を判定する判定部と、
を備えた検出装置。
前記出力部と対象となる対称位置に前記電磁波を集波するように反射させる反射材と、
前記出力部に隣接して配置され、検出対象で反射した前記電磁波を、前記反射材を介して受波する受波部と、
前記対称位置に位置する前記検出対象を反射して前記受波部が受波した前記電磁波に基づいて予め定められた第１のしきい値を有し、受波した前記電磁波が前記第１のしきい値以上である場合、前記検出対象の検出を判定する判定部と、
を備えた検出装置。
【請求項2】
前記出力部と前記反射材との間に表示画像を表示する表示部を備え、
前記出力部の出力する前記電磁波は、可視光線であり、
前記反射材は、前記対称位置に前記表示画像に基づく空中像を表示させ、
前記判定部は、前記第１のしきい値に基づいて前記検出対象による前記空中像への操作の検出を判定する、
請求項１に記載の検出装置。
前記出力部の出力する前記電磁波は、可視光線であり、
前記反射材は、前記対称位置に前記表示画像に基づく空中像を表示させ、
前記判定部は、前記第１のしきい値に基づいて前記検出対象による前記空中像への操作の検出を判定する、
請求項１に記載の検出装置。
【請求項3】
前記反射材と前記対称位置との間に配置され、表示画像を表示する表示部と、
前記出力部と前記反射材との間に配置され、前記表示画像に対する操作のガイドとなるガイド画像と、
を備え、
前記出力部の出力する前記電磁波は、可視光線であり、
前記反射材は、前記対称位置に前記ガイド画像に基づく空中像を表示させ、
前記判定部は、前記第１のしきい値に基づいて前記検出対象による前記空中像に対応する前記表示画像への操作の検出を判定する、
請求項１に記載の検出装置。
前記出力部と前記反射材との間に配置され、前記表示画像に対する操作のガイドとなるガイド画像と、
を備え、
前記出力部の出力する前記電磁波は、可視光線であり、
前記反射材は、前記対称位置に前記ガイド画像に基づく空中像を表示させ、
前記判定部は、前記第１のしきい値に基づいて前記検出対象による前記空中像に対応する前記表示画像への操作の検出を判定する、
請求項１に記載の検出装置。
【請求項4】
前記出力部は、複数の出力素子を有し、
前記受波部は、複数の受波素子を有し、
前記判定部は、前記第１のしきい値より小さい第２のしきい値を有し、隣接する複数の前記受波素子によって前記第２のしきい値以上の前記電磁波を連続して受波した場合、前記検出対象の移動を判定する、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の検出装置。
前記受波部は、複数の受波素子を有し、
前記判定部は、前記第１のしきい値より小さい第２のしきい値を有し、隣接する複数の前記受波素子によって前記第２のしきい値以上の前記電磁波を連続して受波した場合、前記検出対象の移動を判定する、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、検出装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来の技術として、操作空間に赤外線を出射する複数の発光素子と、操作空間に存在する操作体によって赤外線が反射され、この反射された反射光を受光する受光素子と、受光素子が受光した反射光をもとに、操作体のジェスチャ動作を検出する検出制御部と、を備えた操作入力装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【0003】
この操作入力装置は、操作空間に存在する操作体のジェスチャ動作を精度良く検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１５－０９５２１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
従来の操作入力装置は、赤外線が発光素子から離れるにつれて広がるので、発光素子から離れた位置の検出精度が低下する問題がある。
【0006】
従って本発明の目的は、検出精度を向上させることができる検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一態様は、電磁波を出力する出力部と、出力部と対象となる対称位置に電磁波を集波するように反射させる反射材と、出力部に隣接して配置され、検出対象で反射した電磁波を、反射材を介して受波する受波部と、対称位置に位置する検出対象を反射して受波部が受波した電磁波に基づいて予め定められた第１のしきい値を有し、受波した電磁波が第１のしきい値以上である場合、検出対象の検出を判定する判定部と、を備えた検出装置を提供する。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、検出精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【発明を実施するための形態】
【0010】
（実施の形態の要約）
実施の形態に係る検出装置は、電磁波を出力する出力部と、出力部と対象となる対称位置に電磁波を集波するように反射させる反射材と、出力部に隣接して配置され、検出対象で反射した電磁波を、反射材を介して受波する受波部と、対称位置に位置する検出対象を反射して受波部が受波した電磁波に基づいて予め定められた第１のしきい値を有し、受波した電磁波が第１のしきい値以上である場合、検出対象の検出を判定する判定部と、を備えて概略構成されている。
実施の形態に係る検出装置は、電磁波を出力する出力部と、出力部と対象となる対称位置に電磁波を集波するように反射させる反射材と、出力部に隣接して配置され、検出対象で反射した電磁波を、反射材を介して受波する受波部と、対称位置に位置する検出対象を反射して受波部が受波した電磁波に基づいて予め定められた第１のしきい値を有し、受波した電磁波が第１のしきい値以上である場合、検出対象の検出を判定する判定部と、を備えて概略構成されている。
【0011】
この検出装置は、出力された電磁波が反射材によって集波する対称位置に位置する検出対象を検出するので、この構成を採用しない場合と比べて、集波する対称位置において反射した電磁波が受波部で強くなり、検出精度を向上させることができる。
【0012】
[第１の実施の形態]
（検出装置１の概要）
図１（ａ）は、第１の実施の形態に係る検出装置の一例を示す図であり、図１（ｂ）は、検出装置のブロック図の一例である。図２（ａ）は、第１の実施の形態に係る検出装置が検出するタッチ操作の一例を説明するための図であり、図２（ｂ）は、タッチ操作を検出する際の検出値の一例を示すグラフである。図３は、第１の実施の形態に係る検出装置が検出するジェスチャ操作の一例を説明するための図である。図４は、第１の実施の形態に係る受波部がジェスチャ操作を検出する際の検出値の一例を示すグラフである。図２（ｂ）及び図４は、縦軸が検出値Ｉ、横軸が時間ｔである。
（検出装置１の概要）
図１（ａ）は、第１の実施の形態に係る検出装置の一例を示す図であり、図１（ｂ）は、検出装置のブロック図の一例である。図２（ａ）は、第１の実施の形態に係る検出装置が検出するタッチ操作の一例を説明するための図であり、図２（ｂ）は、タッチ操作を検出する際の検出値の一例を示すグラフである。図３は、第１の実施の形態に係る検出装置が検出するジェスチャ操作の一例を説明するための図である。図４は、第１の実施の形態に係る受波部がジェスチャ操作を検出する際の検出値の一例を示すグラフである。図２（ｂ）及び図４は、縦軸が検出値Ｉ、横軸が時間ｔである。
【0013】
【0014】
本実施の形態の検出装置１は、一例として、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、車両の電子機器９０に配置されている。電子機器９０は、一例として、車両全体の設定や自動運転機能の制御を行う車両制御装置、車室内の温度を調整する空調装置、現在地の地図や目的地までの誘導を行うナビゲーション装置、画像を表示する表示装置、シートの位置や傾きなどを制御するシート装置、音楽や映像を再生する音楽及び映像再生装置などである。なお検出装置１は、例えば、これらの電子機器９０に有線又は無線によって接続された携帯端末などを操作することも可能である。また電子機器９０は、車載に限定されない。
【0015】
検出装置１は、図１（ａ）～図２（ａ）に示すように、電磁波を出力する出力部２と、出力部２と対象となる対称位置１１に電磁波を集波するように反射させる反射材３と、出力部２に隣接して配置され、検出対象８で反射した電磁波を、反射材３を介して受波する受波部４と、対称位置１１に位置する検出対象８を反射して受波部４が受波した電磁波に基づいて予め定められた第１のしきい値Ｔｈ１を有し、受波した電磁波が第１のしきい値Ｔｈ１以上である場合、検出対象８の検出を判定する判定部としての制御部５と、を備えて概略構成されている。
【0016】
この出力部２は、複数の出力素子を有している。受波部４は、複数の受波素子を有している。そして制御部５は、図１（ｂ）に示すように、第１のしきい値Ｔｈ１より小さい第２のしきい値Ｔｈ２を有し、隣接する複数の受波素子によって第２のしきい値Ｔｈ２以上の電磁波を連続して受波した場合、検出対象８の移動を判定する。
【0017】
（出力部２の構成）
出力部２は、一例として、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、複数の出力素子として第１の発光素子２１～第４の発光素子２４を有しているがこれに限定されない。第１の発光素子２１～第４の発光素子２４は、一例として、電磁波として赤外線である出力光２０ａを出力するＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子によって構成されている。
出力部２は、一例として、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、複数の出力素子として第１の発光素子２１～第４の発光素子２４を有しているがこれに限定されない。第１の発光素子２１～第４の発光素子２４は、一例として、電磁波として赤外線である出力光２０ａを出力するＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子によって構成されている。
【0018】
第１の発光素子２１～第４の発光素子２４は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、基板１０に等間隔で配置されている。なお変形例として出力部２は、２つの発光素子の間に後述する１つの受光素子を配置した少なくとも１つのユニットを備えるように構成されても良い。出力部２が複数のユニットを有する場合、発光素子の間隔が等間隔であるとは限らない。
【0019】
第１の発光素子２１～第４の発光素子２４は、制御部５と電気的に接続されている。そして第１の発光素子２１～第４の発光素子２４は、制御部５から出力される第１の出力信号Ｓ１～第４の出力信号Ｓ４によって出力光２０ａを出力するように構成されている。
【0020】
この出力光２０ａは、図１（ａ）に点線で示すように、広がりながら反射材３に入力する。具体的には、出力光２０ａは、一例として、頂点側を発光素子側とし、底面側を反射材３側とする円錐状に広がって円錐領域２０１を形成する。さらに出力光２０ａは、その円錐領域２０１を、反射材３を基準とした面対象に折り返したような円錐領域２０２を形成し、またさらに当該円錐領域２０２の頂点を基準に折り返したような円錐領域２０３を形成する。
【0021】
この円錐領域２０１及び円錐領域２０２は、実質的に同形状となる。また円錐領域２０３は、出力光２０ａが集光されないので、円錐領域２０１及び円錐領域２０２とは異なり、底面側が広がり続ける円錐形状となる。なお出力光２０ａは、光軸２００の直交方向の断面が真円である円錐形状に限定されない。また円錐領域２０１～円錐領域２０３は、重なる部分がさらに多くても良い。
【0022】
この対称位置１１は、図１（ａ）に示すように、円錐領域２０２の頂点と円錐領域２０３の頂点が向き合う位置であり、出力光２０ａが集光される位置である。従ってこの対称位置１１の周辺の領域である周辺領域１２は、出力部２から離れているのに、出力光２０ａの広がりが抑えられて光量が多い領域である。従って検出対象８が周辺領域１２に位置すると、反射光２０ｂの光量が他の位置より多くなり、かつ反射材３によって受波部４の方向に集光されるので、検出精度が向上する。
【0023】
対称位置１１におけるタッチ操作を検出するための第１のしきい値Ｔｈ１は、この周辺領域１２に検出対象８が位置する際の検出値Ｉに応じて定められる。第２のしきい値Ｔｈ２は、この周辺領域１２の外に検出対象８が位置する際の検出値Ｉに応じて定められる。
【0024】
なお第１の発光素子２１～第４の発光素子２４は、一例として、出力光２０ａの一部が重なるように隣接して配置されているがこれに限定されない。
【0025】
（反射材３の構成）
反射材３は、例えば、入射した光を入射した方向と平行な方向に反射する再帰性反射材、及び入射した光を透過させて面対象の位置に集光させるリフレクタアレイなどを用いて板形状に形成されている。この再帰性反射材やリフレクタアレイは、内部にガラスビーズや２面コーナーリフレクタアレイなどを含んで構成されている。本実施の形態の反射材３は、一例として、図１（ａ）に示すように、出力部２から出力された出力光２０ａを面対象の対称位置１１に集光するリフレクタアレイを用いて構成されている。
反射材３は、例えば、入射した光を入射した方向と平行な方向に反射する再帰性反射材、及び入射した光を透過させて面対象の位置に集光させるリフレクタアレイなどを用いて板形状に形成されている。この再帰性反射材やリフレクタアレイは、内部にガラスビーズや２面コーナーリフレクタアレイなどを含んで構成されている。本実施の形態の反射材３は、一例として、図１（ａ）に示すように、出力部２から出力された出力光２０ａを面対象の対称位置１１に集光するリフレクタアレイを用いて構成されている。
【0026】
反射材３は、図１（ａ）に示すように、第１の面３１に入力した出力光２０ａを第２の面３２から出射させる際、出力部２と面対象の対称位置１１に出力光２０ａを集光するように屈折させる。そのため、対称位置１１の近くの周辺領域１２では、上述のように、他の位置よりも出力光２０ａの光量が大きくなる。
【0027】
また反射材３は、対称位置１１の周辺に位置する検出対象８を反射した反射光２０ｂが第２の面３２から入力すると屈折させて検出対象８と面対象の位置に反射光２０ｂを出射させる。この面対象の位置の近くには、出力部２と共に受波部４が配置されているので、他の領域で反射した場合よりも光量が多い反射光２０ｂが受波部４に入力する。
【0028】
なお反射材３として再帰性反射材を用いる場合、検出装置１は、例えば、ビームスプリッタに対して面対象の位置を対称位置１１とする構成とされても良い。
【0029】
（受波部４の構成）
受波部４は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、複数の受波素子として第１の受光素子４１～第４の受光素子４４を有しているがこれに限定されない。この第１の受光素子４１～第４の受光素子４４は、一例として、受光した反射光２０ｂの光量に応じて電子が励起され、電流が流れるように構成されている。そして第１の受光素子４１～第４の受光素子４４は、この電流に基づく第１の受光信号Ｓ５～第４の受光信号Ｓ８を制御部５に出力するように構成されている。本実施の形態の検出値Ｉは、受光した光量に応じて流れる電流であるがこれに限定されず、電流に基づいた検出値であっても良い。
受波部４は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、複数の受波素子として第１の受光素子４１～第４の受光素子４４を有しているがこれに限定されない。この第１の受光素子４１～第４の受光素子４４は、一例として、受光した反射光２０ｂの光量に応じて電子が励起され、電流が流れるように構成されている。そして第１の受光素子４１～第４の受光素子４４は、この電流に基づく第１の受光信号Ｓ５～第４の受光信号Ｓ８を制御部５に出力するように構成されている。本実施の形態の検出値Ｉは、受光した光量に応じて流れる電流であるがこれに限定されず、電流に基づいた検出値であっても良い。
【0030】
第１の受光素子４１～第４の受光素子４４は、図１（ａ）に示すように、出力部２の発光素子の間の基板１０に、隣接して配置されている。なお受光素子の数や配置位置は、これに限定されない。また反射光２０ｂは、反射材３を介して発光素子の近傍に集光するので、発光素子を囲むように複数の受光素子が配置されても良い。
【0031】
（制御部５の構成）
制御部５は、例えば、記憶されたプログラムに従って、取得したデータに演算、加工などを行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、半導体メモリであるＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）などから構成されるマイクロコンピュータである。このＲＯＭには、例えば、制御部５が動作するためのプログラムが格納されている。ＲＡＭは、例えば、一時的に演算結果などを格納する記憶領域として用いられる。また制御部５は、その内部にクロック信号を生成する手段を有し、このクロック信号に基づいて動作を行うと共に、時間の測定を行う。
制御部５は、例えば、記憶されたプログラムに従って、取得したデータに演算、加工などを行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、半導体メモリであるＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）などから構成されるマイクロコンピュータである。このＲＯＭには、例えば、制御部５が動作するためのプログラムが格納されている。ＲＡＭは、例えば、一時的に演算結果などを格納する記憶領域として用いられる。また制御部５は、その内部にクロック信号を生成する手段を有し、このクロック信号に基づいて動作を行うと共に、時間の測定を行う。
【0032】
制御部５は、一例として、第１のしきい値Ｔｈ１と、第２のしきい値Ｔｈ２と、時間しきい値Ｔｈ３と、長押しきい値Ｔｈ４と、を有している。
【0033】
第１のしきい値Ｔｈ１は、タッチ操作を検出するためのしきい値である。制御部５は、受波部４から取得した第１の受光信号Ｓ５～第４の受光信号Ｓ８の検出値Ｉが第１のしきい値Ｔｈ１以上となった場合、第１のしきい値Ｔｈ１以上となった受光素子に対応する対称位置１１においてタッチ操作がなされたと判定して操作情報Ｓ９を電子機器９０に出力する。この操作情報Ｓ９は、タッチ操作を検出した受光素子に関する情報を少なくとも含んでいる。
【0034】
第２のしきい値Ｔｈ２は、ジェスチャ操作を検出するためのしきい値である。このジェスチャ操作は、一例として、受光素子が並ぶ方向に沿って払うようなジェスチャ操作、つまりスワイプ操作であるがこれに限定されない。例えば、検出装置１は、複数の受光素子を行と列に並べ、二次元方向のジェスチャ操作の方向を検出するように構成されても良い。
【0035】
検出装置１は、一例として、接続された電子機器９０に応じてタッチ操作及びジェスチャ装置の少なくとも一方を検出する。なお検出装置１は、電子機器９０の機能の切り替えに応じてタッチ操作及びジェスチャ操作の検出を切り替えるように構成されても良い。
【0036】
制御部５は、受波部４から取得した第１の受光信号Ｓ５～第４の受光信号Ｓ８の検出値Ｉが第２のしきい値Ｔｈ２以上であり、かつ第２のしきい値Ｔｈ２以上となった受光素子に隣接する受光素子の検出値Ｉが第２のしきい値Ｔｈ２以上となるまでの時間が時間しきい値Ｔｈ３以下である場合、ジェスチャがなされたと判定して操作情報Ｓ９を電子機器９０に出力する。この操作情報Ｓ９は、ジェスチャの種類とジェスチャの方向に関する情報を少なくとも含んでいる。
【0037】
また長押しきい値Ｔｈ４は、長押し操作を検出するためのしきい値である。長押し操作とは、例えば、予め定められた時間以上、タッチ操作を継続する操作である。制御部５は、タッチ操作が長押しきい値Ｔｈ４以上継続して検出された場合、長押し操作がなされたと判定する。ユーザは、一例として、タッチ操作で電子機器９０の機能を選択し、長押し操作によってこの機能を実行することが可能となる。
【0038】
【0039】
・タッチ操作及び長押し操作の検出について
検出装置１は、一例として、各発光素子の光軸２００と交差する電子機器９０の表面９１にタッチ操作及び長押し操作の目安となる印刷などの意匠が設けられている場合、この意匠に対する離れた位置でのタッチ操作及び長押し操作、つまりホバー状態におけるタッチ操作及び長押し操作を検出することができる。以下では、一例として、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、ユーザが第１の発光素子２１及び第２の発光素子２２から出力される出力光２０ａが集光する対称位置１１の近くでタッチ操作及び長押し操作を行う場合について説明する。図２（ｂ）は、一例として、第１の受光素子４１が出力する第１の受光信号Ｓ５の時間変化を示している。
検出装置１は、一例として、各発光素子の光軸２００と交差する電子機器９０の表面９１にタッチ操作及び長押し操作の目安となる印刷などの意匠が設けられている場合、この意匠に対する離れた位置でのタッチ操作及び長押し操作、つまりホバー状態におけるタッチ操作及び長押し操作を検出することができる。以下では、一例として、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、ユーザが第１の発光素子２１及び第２の発光素子２２から出力される出力光２０ａが集光する対称位置１１の近くでタッチ操作及び長押し操作を行う場合について説明する。図２（ｂ）は、一例として、第１の受光素子４１が出力する第１の受光信号Ｓ５の時間変化を示している。
【0040】
まず、検出装置１の制御部５は、第１の出力信号Ｓ１～第４の出力信号Ｓ４を出力部２に出力して第１の発光素子２１～第４の発光素子２４から出力光２０ａを出力させる（Ｓｔｅｐ１）。
【0041】
制御部５は、受波部４から出力される第１の受光信号Ｓ５～第４の受光信号Ｓ８を取得し、検出値Ｉが第１のしきい値Ｔｈ１以上となるか否かを監視する。
【0042】
図２（ａ）に示すように、ユーザが第１の発光素子２１及び第２の発光素子２２によって作られる対称位置１１の近くでタッチ操作を行うと、出力光２０ａは、検出対象８によって反射される。出力光２０ａは、検出対象８で反射して反射光２０ｂとして反射材３を介して検出対象８と面対象の位置に集光される。この反射光２０ｂは、図２（ａ）において実線で囲まれる領域内を進行するので、実線で囲まれた中に位置する第１の受光素子４１が反射光２０ｂを受光する。
【0043】
制御部５は、第１の受光信号Ｓ５～第４の受光信号Ｓ８に基づく検出値Ｉと第１のしきい値Ｔｈ１とを比較する。制御部５は、一例として、図２（ｂ）に示すように、ステップ２の「Ｙｅｓ」が成立する、つまり第１の受光信号Ｓ５の検出値Ｉが第１のしきい値Ｔｈ１以上となった場合、第１の受光素子４１が時間ｔ１においてタッチ操作を検出したと判定する（Ｓｔｅｐ２：Ｙｅｓ）。
【0044】
また制御部５は、時間ｔ２において検出値Ｉが第１のしきい値Ｔｈ１より小さくなると、タッチ操作を検出した時間ｔ１から時間ｔ２までの時間間隔と長押しきい値Ｔｈ４とを比較する。制御部５は、時間間隔が長押しきい値Ｔｈ４以上である場合（Ｓｔｅｐ３：Ｙｅｓ）、検出された長押し操作に応じた操作情報Ｓ９、つまり第１の受光素子４１が長押し操作を検出したことを示す操作情報Ｓ９を接続された電子機器９０に出力し（Ｓｔｅｐ４）、ステップ２に処理を進める。
【0045】
ここでステップ３において制御部５は、長押しきい値Ｔｈ４より早くタッチ操作が終了、つまり長押し操作がなされていない場合（Ｓｔｅｐ３：Ｎｏ）、検出されたタッチ操作に応じた操作情報Ｓ９、つまり第１の受光素子４１がタッチ操作を検出したことを示す操作情報Ｓ９を生成して接続された電子機器９０に出力し（Ｓｔｅｐ５）、ステップ２に処理を進める。
【0046】
・ジェスチャ操作の検出について
以下では、一例として、図３及び図４に示すように、ユーザが第１の発光素子２１側から第４の発光素子２４側に向かってジェスチャ操作としてスワイプ操作を行う場合について説明する。
以下では、一例として、図３及び図４に示すように、ユーザが第１の発光素子２１側から第４の発光素子２４側に向かってジェスチャ操作としてスワイプ操作を行う場合について説明する。
【0047】
まず、検出装置１の制御部５は、第１の出力信号Ｓ１～第４の出力信号Ｓ４を出力部２に出力して第１の発光素子２１～第４の発光素子２４から出力光２０ａを出力させる（Ｓｔｅｐ１０）。
【0048】
制御部５は、受波部４から出力される第１の受光信号Ｓ５～第４の受光信号Ｓ８を取得し、検出値Ｉが第２のしきい値Ｔｈ２以上となるか否かを監視する。
【0049】
図３及び図４に示すように、ユーザが第１の発光素子２１から第４の発光素子２４の方向にジェスチャ操作を行うと、まず第１の発光素子２１の出力光２０ａが検出対象８によって反射される。出力光２０ａは、検出対象８で反射して反射光２０ｂとして反射材３を介して検出対象８と面対象の位置に集光される。図３におけるジェスチャ操作は、一例として、対称位置１１から離れた位置で行われるとしているがこれに限定されず、近い位置、つまり検出された検出値Ｉが第１のしきい値Ｔｈ１以上である位置で行われても良い。
【0050】
制御部５は、第１の受光信号Ｓ５～第４の受光信号Ｓ８に基づく検出値Ｉと第２のしきい値Ｔｈ２とを比較する。制御部５は、一例として、図４に示すように、ステップ１１の「Ｙｅｓ」が成立する、つまり第１の受光信号Ｓ５の検出値Ｉが第２のしきい値Ｔｈ２以上となった場合（Ｓｔｅｐ１１：Ｙｅｓ）、時間の計測を開始する（Ｓｔｅｐ１２）。
【0051】
制御部５は、他の受光素子が検出対象８を検出するか監視する。制御部５は、他の受光素子の検出値Ｉが時間しきい値Ｔｈ３内に第２のしきい値Ｔｈ２以上となる、つまり他の受光素子が検出対象８を検出した場合（Ｓｔｅｐ１３：Ｙｅｓ）、ジェスチャ操作が行われたと判定し、ジェスチャ操作に応じた操作情報Ｓ９を生成して接続された電子機器９０に出力する（Ｓｔｅｐ１４）。続いて制御部５は、測定した時間をリセットし（Ｓｔｅｐ１５）、ステップ１１に処理を進める。
【0052】
一例として、図４に示すように、制御部５は、時間ｔ１０において第１の受光素子４１が検出対象８を検出した場合、時間の計測を開始する。そして制御部５は、時間ｔ１１において第２の受光素子４２が検出対象８を検出した場合、計測した時間、つまり時間ｔ１０から時間ｔ１１までの時間Ｔ１と時間しきい値Ｔｈ３とを比較する。制御部５は、時間Ｔ１が時間しきい値Ｔｈ３以下である場合、第１の受光素子４１から第２の受光素子４２の方向にジェスチャ操作が行われたと判定する。
【0053】
ここで変形例として制御部５は、さらに時間しきい値Ｔｈ３以下であって移動方向に隣接する受光素子の検出対象８の検出に基づいてジェスチャ操作を判定しても良い。具体的には、制御部５は、一例として、図４に示すように、ジェスチャ操作の方向であって第２の受光素子４２に隣接する第３の受光素子４３が時間ｔ１２において検出対象８を検出した場合、時間ｔ１１から時間ｔ１２までの時間Ｔ２と時間しきい値Ｔｈ３とを比較する。制御部５は、時間Ｔ２が時間しきい値Ｔｈ３以下である場合、第１の受光素子４１から第３の受光素子４３の方向にジェスチャ操作が行われたと判定する。検出装置１は、この構成を採用することによって隣接する受光素子で検出されたり、検出されなかったりするタッチ操作をジェスチャ操作とする誤判定を抑制することができる。
【0054】
またさらに変形例として、制御部５は、操作方向に並ぶ２つ以上受光素子の合計の時間が時間しきい値Ｔｈ３以下である場合、ジェスチャ操作であると判定するように構成されても良い。制御部５は、一例として、図４に示すように、隣接する第１の受光素子４１～第３の受光素子４３が順番に検出対象８を検出した場合、合計の時間、つまり時間ｔ１０から時間ｔ１２までの時間（Ｔ１＋Ｔ２）が時間しきい値Ｔｈ３以下であるとジェスチャ操作がなされたと判定する。
【0055】
ここでステップ１３において制御部５は、他の受光素子の検出値Ｉが時間しきい値Ｔｈ３以下で第２のしきい値Ｔｈ２以上とならなかった場合（Ｓｔｅｐ１３：Ｎｏ）、タッチ操作に応じた操作情報Ｓ９を生成して接続された電子機器９０に出力し（Ｓｔｅｐ１６）、ステップ１５に処理を進める。なお検出装置１がジェスチャ操作のみを検出する場合、ステップ１３において「Ｎｏ」となるとステップ１５に進み、ジェスチャ操作がなされなかったとして時間の測定がリセットされる。
【0056】
（第１の実施の形態の効果）
本実施の形態に係る検出装置１は、検出精度を向上させることができる。具体的には、検出装置１は、出力部２から出力された出力光２０ａを反射材３によって集光するので、出力部から離れるにつれて出力光が広がる場合と比べて、集光した対称位置１１の近くの局所的な周辺領域１２の出力光２０ａの割合を増やす、つまり光量を増やすことができる。そして検出装置１は、周辺領域１２に位置する検出対象８を反射した反射光２０ｂもまた反射材３によって受波部４の周辺に集光するので、広がった出力光を反射した反射光もまた広がる場合と比べて、受光する反射光２０ｂの割合が多く、つまり光量が多くなり検出精度を向上させることができる。従って検出装置１は、局所的な位置での検出対象８の検出を可能とし、また対称位置１１の出力光２０ａ、及び受波部４での反射光２０ｂの光量を増やすことができるので、低電力であり、かつ外乱光による検出精度の低下を抑制することができる。
本実施の形態に係る検出装置１は、検出精度を向上させることができる。具体的には、検出装置１は、出力部２から出力された出力光２０ａを反射材３によって集光するので、出力部から離れるにつれて出力光が広がる場合と比べて、集光した対称位置１１の近くの局所的な周辺領域１２の出力光２０ａの割合を増やす、つまり光量を増やすことができる。そして検出装置１は、周辺領域１２に位置する検出対象８を反射した反射光２０ｂもまた反射材３によって受波部４の周辺に集光するので、広がった出力光を反射した反射光もまた広がる場合と比べて、受光する反射光２０ｂの割合が多く、つまり光量が多くなり検出精度を向上させることができる。従って検出装置１は、局所的な位置での検出対象８の検出を可能とし、また対称位置１１の出力光２０ａ、及び受波部４での反射光２０ｂの光量を増やすことができるので、低電力であり、かつ外乱光による検出精度の低下を抑制することができる。
【0057】
検出装置１は、反射材３を介して反射光２０ｂを受光することで、検出対象８を検出することができるので、検出対象を検出するためにカメラで撮像したり、静電容量方式のタッチセンサの感度を上げてホバー状態の操作を検出させたりする場合と比べて、製造コストを抑制することができる。
【0058】
検出装置１は、反射材３によって複数の発光素子から出力された出力光２０ａを面対象の位置に集光するので、レンズを用いて発光素子ごとに集光する場合と比べて、高い位置決めの精度が必要なく、また部品点数が少なくなって製造コストを抑制することができる。また検出装置１は、誤作動を抑制するために値の離れたしきい値を設定して高い検出精度でタッチ操作とジェスチャ操作を検出することができる。
【0059】
検出装置１は、タッチ操作を検出可能な周辺領域１２に近い外側の領域であっても一度集光してから広がっているので、集光しない場合と比べて、光量が多く、周辺領域１２の外側で行われたジェスチャ操作などの検出精度を向上させることができる。
【0060】
検出装置１は、タッチ操作の検出精度が高いので、タッチ操作を継続して行う長押し操作の検出精度を高くすることができる。
【0061】
［第２の実施の形態］
第２の実施の形態は、対称位置に空中像が表示される点で他の実施の形態と異なっている。
第２の実施の形態は、対称位置に空中像が表示される点で他の実施の形態と異なっている。
【0062】
図７（ａ）は、第２の実施の形態に係る検出装置の一例を示す図であり、図７（ｂ）は、検出装置のブロック図の一例である。なお以下に記載する実施の形態において、第１の実施の形態と同じ機能及び構成を有する部分は、第１の実施の形態と同じ符号を付し、その説明は省略するものとする。
【0063】
本実施の形態の検出装置１は、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、出力部２と反射材３との間に表示画像を表示する表示部６を備えている。この出力部２の出力する電磁波は、可視光線である。また反射材３は、対称位置１１に表示画像に基づく空中像を表示させる。そして制御部５は、第１のしきい値Ｔｈ１に基づいて検出対象８による空中像への操作の検出を判定する。
【0064】
表示部６は、表示画像として第１の表示画像６１～第４の表示画像６４を表示するように構成されている。第１の発光素子２１は、第１の表示画像６１に基づく第１の空中像６１ａを対称位置１１に投影する。第２の発光素子２２は、図７（ａ）に示すように、第２の表示画像６２に基づく第２の空中像６２ａを対称位置１１に投影する。第３の発光素子２３は、第３の表示画像６３に基づく第３の空中像６３ａを対称位置１１に投影する。第４の発光素子２４は、第４の表示画像６４に基づく第４の空中像６４ａを対称位置１１に投影する。
【0065】
表示部６は、例えば、出力光２０ａを透過させる有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイなどである。表示部６は、制御部５と電気的に接続されている。そして表示部６は、制御部５から出力される表示制御信号Ｓ１０に基づいて第１の表示画像６１～第４の表示画像６４を表示するように構成されている。この出力光２０ａは、一例として、白色の可視光線であるがこれに限定されない。
【0066】
なお変形例として予め定められた表示画像の空中像を投影する場合、検出装置１は、表示画像を切り替えるディスプレイなどではなく、出力光２０ａを透過する領域と遮光する領域によって形成された板状の表示画像を備える構成であっても良い。
【0067】
さらに変形例として検出装置１は、電子機器９０からの指示により、表示画像を切り替えて表示するように構成されても良い。
【0068】
検出装置１は、第１の表示画像６１～第４の表示画像６４に応じた第１の空中像６１ａ～第４の空中像６４ａを表示させ、この第１の空中像６１ａ～第４の空中像６４ａに対するタッチ操作や長押し操作を検出することができる。また検出装置１は、第１の空中像６１ａ～第４の空中像６４ａをなぞるようなジェスチャ操作などを検出することができる。
【0069】
（第２の実施の形態の効果）
本実施の形態の検出装置１は、表示部６が表示する表示画像を空中像として結像させ、空中像に対するタッチ操作やジェスチャ操作などを高い精度で検出することができるので、この構成を採用しない場合と比べて、操作性が高い。
本実施の形態の検出装置１は、表示部６が表示する表示画像を空中像として結像させ、空中像に対するタッチ操作やジェスチャ操作などを高い精度で検出することができるので、この構成を採用しない場合と比べて、操作性が高い。
【0070】
[第３の実施の形態]
第３の実施の形態は、表示部の位置が第２の実施の形態と異なっている。
第３の実施の形態は、表示部の位置が第２の実施の形態と異なっている。
【0071】
図８は、第３の実施の形態に係る検出装置の一例を示す図である。図９（ａ）は、第３の実施の形態に係る検出装置の配置の一例を示す車両内部の図であり、図９（ｂ）は、ユーザが視認する表示画像と空中像の一例を示す図である。
【0072】
本実施の形態の検出装置１は、図８に示すように、反射材３と対称位置１１との間に配置され、表示画像を表示する表示部６と、出力部２と反射材３との間に配置され、表示画像に対する操作のガイドとなるガイド画像と、を備えている。この出力部２の出力する電磁波は、可視光線である。また反射材３は、対称位置１１にガイド画像に基づく空中像を表示させる。そして制御部５は、第１のしきい値Ｔｈ１に基づいて検出対象８による空中像に対応する表示画像への操作の検出を判定する。
【0073】
検出装置１は、一例として、図９（ａ）に示すように、車両９の電子機器９０に配置されている。この電子機器９０は、一例として、空調装置であるがこれに限定されない。
【0074】
本実施の形態の表示部６は、図８に示すように、反射材３の第２の面３２側に配置されている。表示部６は、出力部２の第１の発光素子２１～第４の発光素子２４に応じて第１の表示画像６１～第４の表示画像６４を有している。この表示部６は、一例として、図８（ａ）に示すように、電子機器９０の表面９１に露出するように配置されている。従ってユーザは、この第１の表示画像６１～第４の表示画像６４を直接視認することができる。なお第１の表示画像６１～第４の表示画像６４は、出力光２０ａ及び反射光２０ｂを透過するように構成されるが透過しない構成とすることも可能である。
【0075】
また検出装置１は、図８及び図９（ａ）に示すように、出力部２の第１の発光素子２１～第４の発光素子２４に応じたガイド画像として第１のガイド画像６５～第４のガイド画像６８を有している。この第１のガイド画像６５～第４のガイド画像６８は、反射材３を介して対称位置１１に第１の空中像６５ａ～第４の空中像６８ａとして投影される。
【0076】
第１の表示画像６１～第４の表示画像６４は、出力部２と反射材３の間に配置されないので、空中像を結像しない。しかし第１のガイド画像６５～第４のガイド画像６８は、出力部２と反射材３の間に配置されているので、第１の空中像６５ａ～第４の空中像６８ａとして結像される。
【0077】
そこで検出装置１は、ガイド画像と表示画像の位置を合わせることにより、ユーザに直接視認される表示画像とガイド画像の空中像とを重ね合わせてユーザに呈示することができる。
【0078】
検出装置１は、一例として、図９（ｂ）に示すように、「ＯＮ」を表示する第１の表示画像６１の周囲に第１のガイド画像６５の空中像である第１の空中像６５ａを結像する。ユーザは、図８（ｂ）に示すように、第１の表示画像６１に対してタッチ操作を行うと、実際に第１の表示画像６１に触っていない、つまり第１の空中像６５ａにガイドされてホバー状態でタッチ操作を行うことができる。
【0079】
（第３の実施の形態の効果）
本実施の形態の検出装置１は、ガイド画像を空中像として結像することにより、表示画像に直接接触しなくてもホバー状態でタッチ操作などを行うことができ、表示画像の視認性が高く、操作性が良い。
本実施の形態の検出装置１は、ガイド画像を空中像として結像することにより、表示画像に直接接触しなくてもホバー状態でタッチ操作などを行うことができ、表示画像の視認性が高く、操作性が良い。
【0080】
以上述べた少なくとも１つの実施の形態の検出装置１は、タッチ操作やジェスチャ操作などの検出精度を向上させることができる。
【0081】
以上、本発明のいくつかの実施の形態及び変形例を説明したが、これらの実施の形態及び変形例は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。これら新規な実施の形態及び変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。また、これら実施の形態及び変形例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、これら実施の形態及び変形例は、発明の範囲及び要旨に含まれると共に、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。
【符号の説明】
【0082】
１…検出装置、２…出力部、３…反射材、４…受波部、５…制御部、６…表示部、８…検出対象、９…車両、１１…対称位置、２０ａ…出力光、２０ｂ…反射光、２１～２４…第１の発光素子～第４の発光素子、４１～４４…第１の受光素子～第４の受光素子、６１～６４…第１の表示画像～第４の表示画像、６１ａ～６４ａ…第１の空中像～第４の空中像、６５～６８…第１のガイド画像～第４のガイド画像、６５ａ～６８ａ…第１の空中像～第４の空中像
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】