特表 2025-503768 光学検出装置を備えたユーザインタフェース

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2025-02-04

(54)【発明の名称】光学検出装置を備えたユーザインタフェース

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/041 20060101AFI20250128BHJP

   G06F 3/042 20060101ALI20250128BHJP

   G06F 3/0362 20130101ALI20250128BHJP

【ＦＩ】

G06F3/041 510

G06F3/042 470

G06F3/041 580

G06F3/0362 463

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024543150

(86)(22)【出願日】2023-01-20

(85)【翻訳文提出日】2024-09-17

(86)【国際出願番号】 EP2023051455

(87)【国際公開番号】W WO2023139244

(87)【国際公開日】2023-07-27

(31)【優先権主張番号】2200516

(32)【優先日】2022-01-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】512302876

【氏名又は名称】ユニヴェルシテ デクス－マルセイユ

(71)【出願人】

【識別番号】506316557

【氏名又は名称】サントル ナショナル ドゥ ラ ルシェルシュ シアンティフィック

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】ヴィオレ ステファヌ

【テーマコード（参考）】

5B087

【Ｆターム（参考）】

5B087AA02

5B087AC01

5B087BC32

(57)【要約】

ユーザインタフェースを開示する。該ユーザインタフェースは、検出ゾーン（３）における物体（２）の存在及び位置の光検出を可能にする装置を備える。該装置は、検出ゾーン（３）を照らす手段（７）と、検出ゾーン（３）の方に向けられ、照らす手段（７）により発せられる光の光強度を測定するように構成される光センサ（６）の列を含む線形検出ストリップ（５）とを備える。各光センサ（６）の光に対する感度は、光センサ（６）の列に沿った光センサ（６）の位置に応じて重み付けされる。

【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

検出ゾーン（３）における物体（２）の存在及び位置の光検出を可能にする装置を備えるユーザインタフェースであって、
前記検出ゾーン（３）を照らす手段（７）と、
前記検出ゾーン（３）の方に向けられ、前記照らす手段（７）により発せられる光の光強度を測定するように構成される光センサ（６）の列を含む線形検出ストリップ（５）と、
を備え、
前記各光センサ（６）の光に対する感度は、前記光センサ（６）の列に沿った前記光センサ（６）の位置に応じて重み付けされる、
ユーザインタフェース。

【請求項2】

前記各光センサ（６）の光に対する感度は、該光センサ（６）の光に対する感度が前記光センサ（６）の列に沿った前記光センサ（６）の順序位置とともに増加するように重み付けされる、
請求項１に記載のユーザインタフェース。

【請求項3】

前記各光センサ（６）の光に対する感度は、前記各光センサ（６）の出力信号に重み付け係数を適用することにより重み付けされる、
請求項１又は２に記載のユーザインタフェース。

【請求項4】

前記各光センサ（６）は、該光センサ（６）が光放射を感知することができる角度を定義する感度円錐を有し、前記光センサ（６）は、重なり合う感度円錐を有する、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のユーザインタフェース。

【請求項5】

前記光センサ（６）の前記感度円錐の重なり度は、少なくとも１５％である、
請求項４に記載のユーザインタフェース。

【請求項6】

前記各光センサ（６）の出力信号の加重値の合計に基づいて、前記物体（２）の前記位置を決定するように構成される、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載のユーザインタフェース。

【請求項7】

前記光センサ（６）の光に対する感度は、少なくとも２つの重み付けに従って並列に重み付けされ、第１の重み付けは、すべての前記光センサ（６）を考慮し、第２の重み付けは、一部の前記光センサ（６）のみを考慮する、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載のユーザインタフェース。

【請求項8】

前記第２の重み付けに従って考慮した前記各光センサ（６）の光に対する感度は、前記第２の重み付けに従って、該光センサ（６）の光に対する感度が前記光センサ（６）の列に沿った前記光センサ（６）の順序位置とともに増加するように重み付けされる、
請求項７に記載のユーザインタフェース。

【請求項9】

前記各光センサ（６）の光に対する感度は、前記各光センサ（６）の出力信号に重み付け係数を適用することにより、前記第２の重み付けに従って重み付けされる、
請求項７又は８に記載のユーザインタフェース。

【請求項10】

前記物体（２）と前記線形検出ストリップ（５）との間の距離に応じて、前記第１の重み付け又は前記第２の重み付けに従って、前記各光センサ（６）の出力信号の加重値（Ｓ_１、Ｓ_２）の合計に基づいて、前記物体（２）の前記位置を決定するように構成される、
請求項７乃至９のいずれか一項に記載のユーザインタフェース。

【請求項11】

前記加重値の合計は、前記第１の重み付けに従った前記加重値の合計と、前記第２の重み付けに従った前記加重値の合計との平均で除算される、
請求項１０に記載のユーザインタフェース。

【請求項12】

前記物体と前記線形検出ストリップ（５）との前記距離を決定するように構成される追加の距離センサを備える、
請求項１０又は１１に記載のユーザインタフェース。

【請求項13】

前記光センサ（６）は、ピッチｐで該光センサ（６）の列に沿って規則的に分布し、前記第２の重み付けは、ピッチ２ｐの前記光センサ（６）のみを考慮する、
請求項７乃至１２のいずれか一項に記載のユーザインタフェース。

【請求項14】

前記各光センサに重み付け係数を適用しつつ、該光センサ（６）により検出した光強度値の合計（Ｓ_１）を演算するように構成される第１の演算素子（９）を含む制御モジュール（８）を備える、
請求項１乃至１３のいずれか一項に記載のユーザインタフェース。

【請求項15】

前記制御モジュール（８）は、前記各光センサに重み付け係数を適用しつつ、第２の重み付けに従って考慮した、前記光センサ（６）により検出した光強度値の合計（Ｓ_２）を演算するように構成される第２の演算素子（１０）を含む、
請求項７に従属したときの請求項１４に記載のユーザインタフェース。

【請求項16】

前記照らす手段（７）は、前記光センサ（６）の間に挿入され、前記検出ゾーンの方に向けられる複数の発光体を含む、
請求項１乃至１５のいずれか一項に記載のユーザインタフェース。

【請求項17】

前記各発光体は、該発光体が光放射を放射する角度を定義する放射円錐を有し、前記発光体は、重なり合う放射円錐を有する、
請求項１６に記載のユーザインタフェース。

【請求項18】

前記照らす手段（７）は、所定の周波数で点滅するように構成され、前記各光センサ（６）の出力信号は、同じ周波数で復調される、
請求項１乃至１７のいずれか一項に記載のユーザインタフェース。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、特に、ユーザが装置（マシーン）と対話することができるインタフェースの分野に関する。より詳細には、本発明は、ユーザによって物理的に表現された指令や指示を検出することができる装置に関する。

【背景技術】

【0002】

多くのインタフェースにより、ユーザは、コンピュータなどの装置と対話することができる。最も一般的なものの中で、キーボードは、物理的なキーを押下することにより、テキストを入力することを可能にする。同様に、マウスは、マウスの物理的な動きを通して、画面上のポインタの動きを制御することができる。

【0003】

ユーザインタフェースは、特に、コンピュータのハードウェア及びソフトウェアの進化に歩調を合わせるために、実質的な開発が行われている。この開発の軸の１つは、物理的な要素を操作することなく、ユーザの動きを直接解釈することによってユーザの指示を検出することである。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の目的は、従来技術のユーザインタフェースを改善することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

この目的のために、本発明は、検出ゾーンにおける物体の存在及び位置の光検出を可能にする装置を備えるユーザインタフェースに関する。このインタフェースは、
検出ゾーンを照らす手段と、
検出ゾーンの方に向けられ、照らす手段により発せられる光の光強度を測定するように構成される光センサの列を含む線形検出ストリップと、
を備え、
各光センサの光に対する感度は、光センサの列に沿った光センサの位置に応じて重み付けされる。

【0006】

本発明にかかるユーザインタフェースにより、カメラやタッチ作動式又は物理的装置を必要とすることなく、ユーザの指、手、身体の他の部分などの物体の存在及び位置を検出することができる。位置は、絶対的な方法で、非常に正確に検出される。

【0007】

本発明にかかる装置は、必要とされる物理的機器を最小限に抑えつつ、ユーザにとってより直感的な方法で、任意の環境で使用されればよい。

【0008】

位置は、電磁干渉の影響を受けず、電磁干渉を発生させない方法で、非接触で検出される。光検出は、光学的位置検出技術という観点から期待される利点、すなわち、信頼性、簡易性、電磁適合性を有する。

【0009】

本発明にかかる光検出を可能にする装置は、以下の追加機能を単独で又は組み合わせて有してもよい：
・各光センサの光に対する感度は、該光センサの光に対する感度が光センサの列に沿った光センサの順序位置とともに増加するように重み付けされる；
・各光センサの光に対する感度は、各光センサの出力信号に重み付け係数を適用することにより重み付けされる；
・各光センサは、光センサが光放射を感知することができる角度を定義する感度円錐を有し、光センサは、重なり合う感度円錐を有する；
・光センサの感度円錐の重なり度は、少なくとも１５％である；
・ユーザインタフェースは、各光センサの出力信号の加重値の合計に基づいて、物体の位置を決定するように構成される；
・光センサの光に対する感度は、少なくとも２つの重み付けに従って並列に重み付けされ、第１の重み付けは、すべての光センサを考慮し、第２の重み付けは、一部の光センサのみを考慮する；
・第２の重み付けに従って考慮した各光センサの光に対する感度は、第２の重み付けに従って、該光センサの光に対する感度が光センサの列に沿った光センサの順序位置とともに増加するように重み付けされる；
・各光センサの光に対する感度は、各光センサの出力信号に重み付け係数を適用することにより、第２の重み付けに従って重み付けされる；
・ユーザインタフェースは、物体と線形検出ストリップとの間の距離に応じて、第１の重み付け又は第２の重み付けに従って、各光センサの出力信号の加重値の合計に基づいて、物体の位置を決定するように構成される。言い換えれば、ユーザインタフェースは、物体と線形検出ストリップとの間の距離が所定値未満であるときには、第１の重み付けに従って、また、物体と線形検出ストリップとの間の距離が所定値より大きいときには、第２の重み付けに従って、各光センサの出力信号の加重値の合計に基づいて、物体の位置を決定するように構成される；
・加重値の合計は、第１の重み付けに従った加重値の合計と、第２の重み付けに従った加重値の合計との平均で除算される；
・ユーザインタフェースは、物体と線形検出ストリップとの間の距離を決定するように構成される追加の距離センサを備える；
・光センサは、ピッチｐで該光センサの列に沿って規則的に分布し、第２の重み付けは、ピッチ２ｐの光センサのみを考慮する；
・ユーザインタフェースは、各光センサに重み付け係数を適用しつつ、該光センサにより検出した光強度値の合計を演算するように構成される第１の演算素子を含む制御モジュールを備える；
・制御モジュールは、各光センサに重み付け係数を適用しつつ、第２の重み付けに従って考慮した、光センサにより検出した光強度値の合計を演算するように構成される第２の演算素子を含む；
・照らす手段は、光センサの間に挿入され、検出ゾーンの方に向けられる複数の発光体を含む；
・各発光体は、該発光体が光放射を放射する角度を定義する放射円錐を有し、発光体は、重なり合う放射円錐を有する；及び
・照らす手段は、所定の周波数で点滅するように構成され、各光センサの出力信号は、同じ周波数で復調される。

【図面の簡単な説明】

【0010】

本発明の他の特徴および利点は、添付図面を参照した以下の限定的ではない説明から明らかになるであろう。

【図1】本発明にかかる光検出を可能にする装置の概略図である。

【図2】光検出を可能にする信号処理を示すグラフである。

【図3】光検出を可能にする信号処理を示すグラフである。

【図4】光検出を可能にする信号処理を示すグラフである。

【図5】光検出を可能にする信号処理を示すグラフである。

【図6】光検出を可能にする信号処理を示すグラフである。

【図7】光検出に関わるパラメータの説明図である。

【0011】

種々の実施形態に共通する同様の要素は、すべての図において同じ参照番号で示される。

【発明を実施するための形態】

【0012】

図１は、本発明にかかる光検出（光学的検出）を可能にする装置１を概略的に示す。本例では、この装置は、ユーザが検出ゾーン３内の１つ以上の所定の位置に指２を提示することにより、コンピュータ機器にコマンドを送信することができるインタフェースの一部を形成する。例えば、検出ゾーン３は、仮想キーボード又は仮想コンソールであってもよく、任意に、２次元又は３次元の可視要素によって具体化される。

【0013】

図１では、ユーザの指２は、正面から概略的に示されており、装置１は、図１に示す両方向矢印によって示されるように延びる検出軸４に沿って、この指の位置を特定することができる。検出軸４に沿った所定の横座標における指２の検出は、ユーザが装置に与える指令に対応する。

【0014】

装置１は、検出軸４に沿って整列され、したがって、光センサ６の列を形成する光センサ６を含む線形検出ストリップ５を備える。線形検出ストリップ５と指２との距離は、Ｄで示される。

【0015】

一般に、光センサは、図中では参照符号６で示され、図１では、Ｐｈ_１、Ｐｈ_２、Ｐｈ_３、…、Ｐｈ_５と個別に番号が付されている。光センサは、フォトダイオード、光抵抗器などの任意の公知のタイプであってよく、光に対するガウス角度感度を有する。図１では、ガウス感度曲線は、各光センサ６の上に示される。

【0016】

線形検出ストリップ５は、検出ゾーン３に向けられている。すなわち、光センサ６は、検出ゾーン３に向けられる。

【0017】

さらに、装置１は、検出ゾーン３を照らす手段７を備える。有利な一例は、光センサ６の間に規則的に挿入され、検出ゾーン３に向けられた発光体（例えば、発光ダイオード）を有する照らす手段７を形成することである。これらの各発光体は、該発光体が光放射を放射する角度を定義する放射円錐を有する。好ましくは、これらの放射円錐は重なり合う。本例では、発光体は、光センサ６の列において、２つの光センサ６毎に挿入される。

【0018】

線形検出ストリップ５では、光センサ６は、図１ではｐで示すピッチに対応する一定の間隔で規則的に配置される。

【0019】

光センサ６の列に沿って、各光センサ６の光に対する感度の値は、該列に沿った光センサの位置に応じて重み付けされる。ここで、この重み付けは、光センサ６の列に沿って光に対する感度が増加する光センサから光センサ６の列を形成することによって達成される。したがって、各光センサ６の光に対する感度は、光センサ６の列に沿った光センサ６の順序位置に従って光センサ６の光に対する感度が増加するように重み付けされる。言い換えると、（光センサ６の列に沿った）第２の光センサ６は、第１の光センサ６よりも光に対する感度が大きい。第３の光センサ６は、第２の光センサ６よりも光に対する感度が大きい。第４の光センサ６は、第３の光センサ６よりも光に対する感度が大きい。以下同様である。

【0020】

本例では、各光センサ６には、重み付け係数が割り当てられ、それにより測定される光に対する感度の値が乗算される。この係数は、直線に沿った光センサの順序位置に対応する。

【0021】

装置１は、マイクロコントローラなどの任意の適切なアナログ又はデジタル電子手段によって形成された制御モジュール８を備える。

【0022】

制御モジュール８は、光センサの列内の光センサの順序位置に等しい重み付け係数を各光センサに適用しつつ、光センサにより検出された光強度値の合計を演算するように構成される第１の演算素子９を備える。

【0023】

図１では、第１の演算素子９は、
・第１の光センサＰｈ_１の光強度を受信し、重み付け係数１をそれに適用し、
・第２の光センサＰｈ_２の光強度を受信し、重み付け係数２をそれに適用し、
・第３の光センサＰｈ_３の光強度を受信し、重み付け係数３をそれに適用する。

【0024】

図１の概略図では、３つの光センサ６のみが第１の演算素子９に供給されるが、線形検出ストリップは、所望の長さの検出軸４をカバーするのに必要な多くの光センサ６を含むことができることが理解される。

【0025】

光センサ６の出力値の加重和Ｓ_１は、次のように定義される：

【数1】

ここで、ｉ＝１、２、３、・・・、ｎは、光センサ６の数であり、Ｐｈ_ｉは、光センサＰｈ_ｉに対応する出力信号である。

【0026】

本例では、制御モジュール８は、第１の重み付けと並行して第２の重み付けも実行する。これにより、任意に測定を改善することができる。上述の重み付けに加えて、制御モジュール８は、距離２ｐだけ離れた光センサ６の出力を重み付けするように構成される。したがって、制御モジュール８は、各光センサ６の順序位置に応じた重み付けをこれらの各光センサ６に適用しつつ、この第２の重み付けによって関係する光センサ６、すなわち、第１の重み付けに対して２つに１つの光センサ６によって検出された光強度値の合計を演算するように構成される第２の演算素子１０を備える。このように、この第２の重み付けによれば、ピッチ２ｐだけ離れた光センサ６のみが光センサ６の列を形成するとみなされ、各々によって測定された光強度は、この光センサ６の列における各光センサ６の順序位置に対応する係数により乗算される。

【0027】

図１では、第２の演算素子１０は、
・第１の光センサＰｈ_１の光強度を受信し、重み付け係数１をそれに適用し、
・第３の光センサＰｈ_３の光強度を受信し、重み付け係数２をそれに適用し、
・第５の光センサＰｈ_５の光強度を受信し、重み付け係数３をそれに適用する。

【0028】

第２の重み付けにより考慮される光センサ６のみの出力値の加重和Ｓ_２は、次のように定義される：

【数2】

ここで、ｉ＝１、２、３、・・・、ｎは、（光センサのこの新しい考慮した列内の）光センサの総数であり、Ｐｈ_２ｉは、隣接する光センサ６から２ｐだけ離れた光センサ６の出力信号である。

【0029】

ユーザが検出ゾーン３内の正確な位置に指２を位置させると、指２は、照らす手段７により照らされる。そして、指２は、周囲の光度よりも大きい光度を有する。このように照らされたこの物体の存在は、光センサ６と指２との間の距離とともに減少する光強度を各光センサ６に与える。

【0030】

光センサ６は、光センサ６が光放射を感知することができる角度を定義する感度円錐を有する。光センサ６は、感度円錐が重なるように選択され、配置される。好ましくは、光センサ６は、これらの感度円錐の間に１５％以上の重なり度を有する。

【0031】

図２は、検出軸４に沿った指２の直線位置の関数としての加重和Ｓｉを、位置０の周りのセンチメートルで示す。図２は、４つの異なる距離に対応する４つの曲線を示す：
・曲線１１は、指２と線形検出ストリップ５の間の距離Ｄが５ｃｍの場合の加重和Ｓ_１を表し、
・曲線１２は、距離Ｄが１０ｃｍの場合の加重和Ｓ_１を表し、
・曲線１３は、距離Ｄが１５ｃｍの場合の加重和Ｓ_１を表し、
・曲線１４は、距離Ｄが２０ｃｍの場合の加重和Ｓ_１を表す。

【0032】

本例では、ピッチｐは、２ｃｍであり、各ガウス（光センサ６の感度円錐の特性）の角度幅（半値全幅最大）は２０°であり、指２の幅は、２ｃｍである。

【0033】

図２は、指２がほぼ－５ｃｍからほぼ＋５ｃｍまで延びる範囲にわたって、非常に正確に直線的に配置されてもよいことを示す。具体的には、この範囲にわたって、第１の演算素子９によって出力される加重和Ｓ_１の関数としての指２の位置の曲線は、直線に非常に近い。言い換えれば、制御モジュール８は、線形応用（対応する直線の傾き）によって変換される単純なデジタル値から、検出軸４上の指２の位置を直接決定することができる。この変換は、高速であり、非常に少ない計算資源を必要とし、特に、カメラによって収集された画像の処理よりもはるかに少ない。それにもかかわらず、この単純な操作によって、指２を非常に正確に位置決めすることができる。

【0034】

図３は、図２と同様のグラフであるが、加重和Ｓ_２に関するグラフである。したがって、図３は、検出軸４に沿った指２の直線位置の関数としての加重和Ｓ_２を、位置０の周りのセンチメートルで示す。図３は、図２と同じ４つの距離に対応する４つの曲線を示す：
・曲線１５は、距離Ｄが５ｃｍの場合の加重和Ｓ_２を表し、
・曲線１６は、距離Ｄが１０ｃｍの場合の加重和Ｓ_２を表し、
・曲線１７は、距離Ｄが１５ｃｍの場合の加重和Ｓ_２を表し、
・曲線１８は、距離Ｄが２０ｃｍの場合の加重和Ｓ_２を表す。

【0035】

図３は、指２が加重和Ｓ_１で可能な範囲より広い範囲にわたって、非常に正確に直線的に配置されてもよいことを示すが、曲線１７及び１８に対応する距離に対してのみである。さらに、これらの曲線１７、１８に対して、ゲインは、距離Ｄの関数としてほぼ一定であり、これにより、指２と線形検出ストリップ５との間の距離にかかわらず、第２の演算素子１０により出力される加重和Ｓ_２と、単一の直線によって与えられる検出軸４上の指の直線位置との間の対応を得ることができる。

【0036】

対照的に、１５ｃｍ未満の距離（曲線１５及び１６）の場合、測定は、ますます直線的でなくなり、起伏の出現により、加重和と指の位置との間の客観的な対応が得られなくなる。

【0037】

したがって、加重和Ｓ_２は、変形例として、加重和Ｓ_２が利用可能な距離Ｄに対して、加重和Ｓ_１により与えられる対応を完成させ、測定範囲を改善し、一定のゲイン測定を提供するために使用されてもよい。図４は、指２と線形検出ストリップ５との間の距離Ｄに応じて、制御モジュール８が加重和Ｓ_１又は加重和Ｓ_２を選択するこの組み合わせを示す。加重和Ｓ_２は、１０ｃｍから２０ｃｍまでの距離Ｄのために用いられ、加重和Ｓ_１は、１０ｃｍまでの距離Ｄのために継続して用いられる。

【0038】

したがって、インタフェースは、各光センサ６の出力信号の加重値の和に基づいて、物体２の位置を決定するように構成される：
・物体２と線形検出ストリップ５との間の距離が所定値未満である場合には、第１の重み付けに応じて、
・物体２と線形検出ストリップ５との間の距離が所定値より大きい場合には、第２の重み付けに応じて。

【0039】

任意に、各範囲について実質的に同一の傾きを得るために、補正ゲインが適用されてもよい。

【0040】

加重和Ｓ_１とＳ_２とを組み合わせたこの解決策を実装するために、例えば、飛行時間型（ＴｏＦ）又は距離計型の追加の距離センサは、距離Ｄを得るために用いられてもよい。

【0041】

したがって、光センサ６の列の光センサ６の光に対する感度は、少なくとも２つの重み付け、すなわち、（ピッチｐで）すべての光センサを考慮する第１の重み付けと、光センサ６の一部（ここでは、ピッチ２ｐの光センサ６）のみを考慮する第２の重み付けとに従って、並列に重み付けされる。

【0042】

本例では、加重和Ｓ_２は、ピッチ２ｐに対して相対的である。すなわち、２つのうち１つの光センサ６のみを考慮する。しかしながら、変形例として、加重和Ｓ_２は、異なるピッチの選択に対して演算されてもよい。例えば、指２に許容される距離に応じて、３つのうち１つの光センサ６（ピッチ３ｐに対応）、又は４つのうち１つの光センサ６（ピッチ４ｐに対応）を考慮してもよい。

【0043】

また、図５は、図４の組み合わせに関する。図５は、距離Ｄ及び指の位置（本例では、半値全幅が２０°のガウス曲線）の関数として投影されたガウス曲線を示す。

【0044】

加重和Ｓ_１に関して、３つの曲線１９、２０、２１は、５ｃｍの距離Ｄに対して、０、２、及び４ｃｍに位置する３つの光センサ６のガウス曲線をそれぞれ示す。

【0045】

加重和Ｓ_２に関して、３つの曲線２２、２３、２４は、２０ｃｍの距離Ｄに対して、０、４、及び８ｃｍに位置する３つの光センサ６のガウス曲線をそれぞれ示す。

【0046】

図５は、距離Ｄに応じて、曲線１９、２０、２１又は曲線２２、２３、２４のいずれかの分布を選択する利点を示す。すなわち、指が良好な直線性で配置されることを保証するために、十分なガウスの重なりを維持することが可能になるためである。

【0047】

さらに、環境外乱の影響を除去するために、光センサ６と照らす手段７により発せられる光とを対応させることができる。例えば、照らす手段７をある周波数で点滅させ、この変調信号を使用して、同期検出を介して、各光センサ６の出力信号を復調することができる。したがって、例えば、太陽又は人工照明による環境照明の変動の影響を除去することができる。また、選択フィルタ（リジェクタ）を追加して、環境照明のちらつき（例えば、１００Ｈｚの蛍光管や一部のＬＥＤ照明）による照明外乱を除去してもよい。

【0048】

変形例として、加重和Ｓ_２に加えて、加重和Ｓ_１を完成させるために、ｐ及び２ｐ以外のピッチを有する光センサの選択を考慮した他の追加の加重和を用いてもよい。

【0049】

また、変形例として、加重和Ｓ_１及びＳ_２に加えて、平均和Ｓ_ｍｏｙを演算し、Ｓ_１をＳ_ｍｏｙで除算し、Ｓ_２をＳ_ｍｏｙで除算することもできる。これは、合計を正規化することになる。

【0050】

この場合、このように正規化された加重和Ｓ_１及びＳ_２は、次のように表される：

【数3】

【0051】

図６は、このようにして正規化された合計Ｓ_１及びＳ_２の形式を示す：
・曲線２５は、距離Ｄが５ｃｍの場合のこのようにして正規化された加重和Ｓ_１を表し、
・曲線２６は、距離Ｄが１０ｃｍの場合のこのようにして正規化された加重和Ｓ_１を表し、
・曲線２７は、距離Ｄが１５ｃｍの場合のこのようにして正規化された加重和Ｓ_２を表し、
・曲線２８は、距離Ｄが２０ｃｍの場合のこのようにして正規化された加重和Ｓ_２を表す。

【0052】

傾斜の変化を制限して、位置の目的に有利な奇数曲線を得る。ここで、正規化された和Ｓ_２は、１５ｃｍと２０ｃｍの距離に対して選択され、正規化された和Ｓ_１は、５ｃｍと１０ｃｍの距離に対して選択される。

【0053】

図７を参照して、指２の位置を定義するために使用されるモデルの一例を提示する。

【0054】

指２は、強度Ｉ_２の背景に位置する強度Ｉ_１のコントラストのあるストリップであると考えられる。ストリップの幅は、Δ_ｆで示される。指２は、線形検出ストリップ５から距離Ｄにあり、検出軸４上のその横座標は、Ｘ_ｂである。光センサ６の横座標（検出軸４に沿ったそれらの位置）は、Ｘｐｉで示される。Ｌ_１及びＬ_２は、指２のエッジの検出角度である。

【0055】

ガウス角度感度ｓ（Ψ）の式は、次のように表される：

【数4】

ここで、Δρは、ガウス曲線の最大値の半分の幅である。

【0056】

次に、ガウス分布の全角度幅（マイナス無限大からプラス無限大まで）にわたって積分し、指の下に置かれた光センサにより受信した信号の総強度を演算する必要がある：

【数5】

ここで、

【数6】

また、Ｘ_ｐは、問題の光センサの横座標である。

【0057】

これにより、以下が得られる：

【数7】

ここで、ｅｒｆは、誤差関数（ガウス積分）であり、角度Ｌ_１及びＬ_２は、以下のように定義される：

【数8】

及び

【数9】

【0058】

装置の実施形態の変形が実装されてもよい。例えば、照らす手段７及び関連する光センサ６は、任意の適切な（可視又は不可視の）波長、特に赤外線で動作してもよい。

【0059】

ここで与えられる例は、指２の位置の検出に関するが、手、足、又は体の他の部分、あるいは、ユーザにより保持される物体を検出してもよい。

【0060】

さらに、例として提示した線形検出ストリップ５は、直線状であるが、このストリップ、したがって、光センサ６の列及び検出軸４が湾曲していてもよく、特に半円形であってもよいことが理解されるであろう。

【0061】

さらに、様々な検出軸に沿って物体の位置を検出するために、複数の線形検出ストリップ５を組み合わせてもよい。例えば、異なる軸に沿って配置された複数の線形検出ストリップ５により、複数の次元の空間で指２を検出することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【国際調査報告】