JP6972173B2 - 近接検知装置および近接検知方法 - Google Patents

Description

この発明は、操作領域での操作体の近接を検知する技術に関するものである。

従来、操作面を指でタッチすることにより入力装置への操作を行う技術が存在する。操作面を指でタッチする入力操作を、静電容量方式センサにより検知するが、タッチ面から指が離れると静電容量方式センサにより検知することができないため、タッチ面から指が離れた場合に赤外線方式センサを用いて計測値を補完する技術が存在する。
例えば、特許文献１に開示された入力装置では、操作領域の下方側に配置され、操作体の操作位置を検知可能な静電容量方式センサと、操作領域の下側に配置された発光素子と受光素子とを有する赤外線方式センサとで構成され、赤外線方式センサは、発光素子から操作表面に向けて発せられた光に基づく反射光を受光素子で受光することにより、操作面からわずかに離れた操作体の操作位置を検知し、操作位置の補完を行っている。これにより、操作体である指が操作面に接触してタッチ操作を行っていたが、指が操作面からわずかに離れてしまった場合に、離れた指の操作位置を赤外線方式センサで検知して操作位置の補完し、連続した操作位置の検出を可能にしている。

特開２０１３−５８１１７号公報

上述した特許文献１に記載された入力装置は、タッチ操作を行っていた状態で、操作体が操作面からわずかな距離離間した場合に操作位置を補完することが可能である。しかし、操作領域の下方に発光素子および受光素子が配置されるため、操作体と操作面との離間距離が大きい場合には、操作体による反射光を受光することができない。そのため、特許文献１に開示された技術とは目的が異なる近接検知技術、即ちタッチ操作が行われずに、操作体と操作面との距離が離れた状態での操作体の操作面への近接を検知する技術には適用することができないという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、静電容量方式センサおよび赤外線方式センサを用いて操作体の操作面への近接を検知し、さらに近接を検知する検知範囲の拡大および検知精度の向上を図ることを目的とする。

この発明に係る近接検知装置は、操作体による３Ｄジェスチャを受け付ける操作面に近接する領域に、操作面に対して水平方向に広がりを持つ検出範囲を有する静電容量方式センサを複数有し、長手方向を操作面の外周を構成する辺に沿わせて配置した静電容量方式センサと、操作面に対して垂直方向に指向性を持つ検出範囲を有する赤外線方式センサを複数有し、操作面の角部に、各静電容量方式センサを挟んで配置した赤外線方式センサと、静電容量方式センサの計測値と、赤外線方式センサの計測値とから操作体による３Ｄジェスチャを検知する近接判定部と、近接判定部が操作体による３Ｄジェスチャを検知した場合に、操作体による３Ｄジェスチャが検出された操作面に対する水平方向の領域を判定し、水平方向の領域の判定結果が赤外線方式センサを中心とした予め定められた領域である場合に、赤外線方式センサの計測値を用いると決定するとともに、水平方向の領域の判定結果が赤外線方式センサを中心とした予め定められた領域でない場合に、操作体による３Ｄジェスチャが検出された操作面に対する垂直方向の領域を判定し、静電容量方式センサと、前記赤外線方式センサとの相対感度に応じて設定された、操作体の操作面に対する垂直方向への離間距離の閾値と、操作体による３Ｄジェスチャが検知された、操作面に対する垂直方向への離間距離とに基づいて、静電容量方式センサおよび赤外線方式センサのいずれの計測値を用いるか決定する、または操作体による３Ｄジェスチャが検出された、操作面に対する垂直方向への離間距離に応じて、静電容量方式センサの計測値および前記赤外線方式センサの計測値に重み付けを行う近接領域判定部と、近接領域判定部が決定した計測値を用いて、操作体による３Ｄジェスチャの位置を算出する座標値算出部とを備えたものである。

この発明によれば、操作体の操作体の位置に応じて、適した計測値を用いて、３Ｄジェスチャが行われた位置を算出することができるので、操作体の操作面への近接を検知し、さらに近接を検知する検知範囲の拡大、および検知精度の向上を実現することができる。

実施の形態１に係る近接検知装置を構成するセンサの配置例を示す図である。 実施の形態１に係る近接検知装置を構成する静電容量方式センサおよび赤外線方式センサの検知範囲を示す図である。 実施の形態１に係る近接検知装置を構成する静電容量方式センサおよび赤外線方式センサの検知範囲を示す図である。 実施の形態１に係る近接検知装置の構成を示すブロック図である。 図５Ａ、図５Ｂは、実施の形態１に係る近接検知装置のハードウェア構成例を示す図である。 実施の形態１に係る近接検知装置のディスプレイ四隅領域以外の領域における静電容量方式センサの相対感度と、赤外線方式センサの相対感度との関係を示す図である。 実施の形態１に係る近接検知装置のディスプレイ四隅領域における静電容量方式センサの相対感度と、赤外線方式センサの相対感度との関係を示す図である。 実施の形態１に係る近接検知装置の動作を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る近接検知装置を構成するセンサのその他の配置例を示す図である。

以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る近接検知装置１００を構成するセンサの配置例を示す図である。
図１では、ディスプレイ３００の操作面３０１の周囲に、４つの静電容量方式センサ１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄ（以下、総じて示す場合、静電容量方式センサ１０１と記載する。）および４つの赤外線方式センサ１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄ（以下、総じて示す場合、赤外線方式センサ１０２と記載する。）を配置した場合を例に示している。また、図１はディスプレイ３００を上方から見た図であり、操作面３０１は、当該ディスプレイ３００の上方側に広がる平面である。

また、４つの静電容量方式センサ１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄは、それぞれ長手方向が、操作面３０１の外周を構成する４つの辺に沿うように配置される。４つの赤外線方式センサ１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄは、それぞれ操作面３０１の四隅付近に配置される。図１の例は、赤外線方式センサ１０２ａ，１０２ｂを、静電容量方式センサ１０１ａを挟む位置に配置し、赤外線方式センサ１０２ｂ，１０２ｃを、静電容量方式センサ１０１ｂを挟む位置に配置し、赤外線方式センサ１０２ｃ，１０２ｄを、静電容量方式センサ１０１ｃを挟む位置に配置し、赤外線方式センサ１０２ｄ，１０２ａを、静電容量方式センサ１０１ｄを挟む位置に配置した場合を示している。これにより、操作面３０１の外周に、静電容量方式センサ１０１と、赤外線方式センサ１０２とが交互に配置される。

静電容量方式センサ１０１の計測値および赤外線方式センサ１０２の計測値は、近接検知装置１００の制御部１１０に入力される。制御部１１０の詳細については後述する。表示制御装置２００は、制御部１１０およびディスプレイ３００と接続される。表示制御装置２００はと制御部１１０との接続、および表示制御装置２００とディスプレイ３００との接続は、無線接続であってもよいし、有線接続であってもよい。表示制御装置２００は、制御部１１０から入力された情報に基づいてディスプレイ３００の表示を制御するための制御情報を生成する。ディスプレイ３００は、例えば車載機器に搭載されたディスプレイである。

図２および図３は、実施の形態１に係る近接検知装置１００を構成する静電容量方式センサ１０１および赤外線方式センサ１０２の検知範囲を示す図である。
図２および図３では、図１で示した配置例で静電容量方式センサ１０１および赤外線方式センサ１０２を配置した場合の検知範囲を示している。また、図２および図３では、静電容量方式センサ１０１の検知範囲を実線で示し、赤外線方式センサ１０２の検知範囲を点線で示した例を示している。さらに、図２は、ディスプレイ３００を横から見た場合の静電容量方式センサ１０１および赤外線方式センサ１０２の検知範囲を示している。図３は、ディスプレイ３００を上方から見た場合の静電容量方式センサ１０１および赤外線方式センサ１０２の検知範囲を示している。

まず、図２および図３を参照しながら、操作面３０１に対して直交する方向（以下、垂直方向と記載する）、および操作面３０１の広がり方向（以下、水平方向と記載する）の検出範囲について説明する。
静電容量方式センサ１０１は、垂直方向の検知範囲が配置されたセンサの近傍に限定されるが、水平方向の検知範囲は配置されたセンサの長手方向に広がる範囲となる。一方、赤外線方式センサ１０２は、水平方向の検知範囲の指向性を限定し、垂直方向の検知範囲を広げている。赤外線方式センサ１０２の検知範囲の指向性を限定することにより、赤外線方式センサ１０２の配置位置の周辺領域で非検出領域が発生する。当該赤外線方式センサ１０２の非検出領域を、静電容量方式センサ１０１の水平方向の検出によって補完する。

また、静電容量方式センサ１０１の垂直方向の検知範囲が配置されたセンサの近傍に限定されることから、操作面３０１から垂直方向にある一定量離間すると、静電容量方式センサ１０１の非検出領域となる。当該静電容量方式センサ１０１の非検出領域を、赤外線方式センサ１０２の垂直方向の検出によって補完する。静電容量方式センサ１０１および赤外線方式センサ１０２が、検出範囲を補完することにより、図２および図３に示すように操作面３０１に対して垂直方向および水平方向において、検出範囲を広げることができる。
なお、静電容量方式センサ１０１および赤外線方式センサ１０２は、例えば操作面３０１から約１０ｃｍから２０ｃｍ離れた地点に近接するユーザの指等の操作体の操作（以下、３Ｄジェスチャと記載する）を検知可能に設定される。なお、上述した操作面３０１から操作体までの距離は一例であり、センサの性能等により適宜変更可能である。

図２および図３で示したように、静電容量方式センサ１０１の検知範囲および赤外線方式センサ１０２の検知範囲がそれぞれ異なる。そのため、近接検知装置１００の制御部１１０は、各センサの検知特性に応じて、静電容量方式センサ１０１の計測値と、赤外線方式センサ１０２との計測値とを切り替えて使用し、操作体の近接位置を示す座標値を算出する。

次に、近接検知装置１００の制御部１１０の詳細について説明する。
図４は、実施の形態１に係る近接検知装置１００の構成を示すブロック図である。
近接検知装置１００は、静電容量方式センサ１０１、赤外線方式センサ１０２、計測値取得部１０３、近接判定部１０４、近接領域判定部１０５、座標値算出部１０６および出力制御部１０７を備える。
計測値取得部１０３、近接判定部１０４、近接領域判定部１０５、座標値算出部１０６および出力制御部１０７が、図１で示した制御部１１０に相当する。また、近接検知装置１００は、表示制御装置２００に接続され、表示制御装置２００はディスプレイ３００に情報を表示するための制御を行う。

静電容量方式センサ１０１は、計測値を常時、計測値取得部１０３に出力する。赤外線方式センサ１０２は、計測値を常時、計測値取得部１０３に出力する。計測値取得部１０３は、静電容量方式センサ１０１から入力される計測値、および赤外線方式センサ１０２から入力される計測値を取得する。計測値取得部１０３は、取得した計測値を近接判定部１０４に出力する。近接判定部１０４は、入力された計測値から、操作面３０１に対する３Ｄジェスチャが検出されたか否か判定を行う。近接判定部１０４は、操作面３０１に対する３Ｄジェスチャを検出した場合に、静電容量方式センサ１０１の計測値および赤外線方式センサ１０２の計測値を近接領域判定部１０５に出力する。

近接領域判定部１０５は、入力された静電容量方式センサ１０１の計測値および赤外線方式センサ１０２の計測値を参照し、３Ｄジェスチャを検出した領域が操作面３０１の四隅領域であるか否か判定を行う。ここで、操作面３０１の四隅領域とは、赤外線方式センサ１０２を中心として予め設定された領域である。例えば、赤外線方式センサ１０２を中心として、ある距離を半径とする円領域を操作面３０１の四隅領域とする。近接領域判定部１０５は、３Ｄジェスチャを検出した領域が操作面３０１の四隅領域でなかった場合に、さらに操作面３０１から３Ｄジェスチャの検知位置までの垂直方向の距離が、予め設定した閾値未満であるか否か判定を行う。

近接領域判定部１０５は、操作面３０１から３Ｄジェスチャの検知領域までの垂直方向の距離が閾値未満であった場合には、静電容量方式センサ１０１の計測値を座標値算出部１０６に出力する。一方、操作面３０１から３Ｄジェスチャの検知領域までの垂直方向の距離が閾値以上であった場合、または３Ｄジェスチャの検知領域が操作面３０１の四隅領域であった場合、近接領域判定部１０５は、赤外線方式センサ１０２の計測値を座標値算出部１０６に出力する。

座標値算出部１０６は、近接領域判定部１０５から入力された静電容量方式センサ１０１の計測値、または赤外線方式センサ１０２の計測値を用いて、操作体の近接位置を示す座標値を算出する。座標値算出部１０６は、算出した座標値を出力制御部１０７に出力する。ここで、座標値算出部１０６が算出する座標値は、例えばディスプレイ３００上の位置を示す座標値とする。出力制御部１０７は、座標値算出部１０６が算出した座標値を、表示制御装置２００に出力する。

次に、近接検知装置１００のハードウェア構成例を説明する。
図５Ａおよび図５Ｂは、近接検知装置１００のハードウェア構成例を示す図である。
近接検知装置１００における静電容量方式センサ１０１、赤外線方式センサ１０２、計測値取得部１０３、近接判定部１０４、近接領域判定部１０５、座標値算出部１０６および出力制御部１０７の各機能は、処理回路により実現される。即ち、近接検知装置１００は、上記各機能を実現するための処理回路を備える。当該処理回路は、図５Ａに示すように専用のハードウェアである処理回路１００ａであってもよいし、図５Ｂに示すようにメモリ１００ｃに格納されているプログラムを実行するプロセッサ１００ｂであってもよい。

図５Ａに示すように、計測値取得部１０３、近接判定部１０４、近接領域判定部１０５、座標値算出部１０６および出力制御部１０７が専用のハードウェアである場合、処理回路１００ａは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-programmable Gate Array）、またはこれらを組み合わせたものが該当する。計測値取得部１０３、近接判定部１０４、近接領域判定部１０５、座標値算出部１０６および出力制御部１０７の各部の機能それぞれを処理回路で実現してもよいし、各部の機能をまとめて１つの処理回路で実現してもよい。

図５Ｂに示すように、計測値取得部１０３、近接判定部１０４、近接領域判定部１０５、座標値算出部１０６および出力制御部１０７がプロセッサ１００ｂである場合、各部の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアまたはファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ１００ｃに格納される。プロセッサ１００ｂは、メモリ１００ｃに記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、計測値取得部１０３、近接判定部１０４、近接領域判定部１０５、座標値算出部１０６および出力制御部１０７の各機能を実現する。即ち、計測値取得部１０３、近接判定部１０４、近接領域判定部１０５、座標値算出部１０６および出力制御部１０７は、プロセッサ１００ｂにより実行されるときに、後述する図８に示す各ステップが結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ１００ｃを備える。また、これらのプログラムは、計測値取得部１０３、近接判定部１０４、近接領域判定部１０５、座標値算出部１０６および出力制御部１０７の手順または方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。

ここで、プロセッサ１００ｂとは、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、処理装置、演算装置、プロセッサ、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、またはＤＳＰ（Digital Signal Processor）などのことである。
メモリ１００ｃは、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ROM）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically EPROM）等の不揮発性または揮発性の半導体メモリであってもよいし、ハードディスク、フレキシブルディスク等の磁気ディスクであってもよいし、ミニディスク、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の光ディスクであってもよい。

なお、計測値取得部１０３、近接判定部１０４、近接領域判定部１０５、座標値算出部１０６および出力制御部１０７の各機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。このように、近接検知装置１００における処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。

次に、操作面３０１における静電容量方式センサ１０１および赤外線方式センサ１０２の相対感度について、図６および図７を参照しながら説明する。
図６は、実施の形態１に係る近接検知装置１００の操作面３０１の四隅領域以外の領域における静電容量方式センサ１０１の相対感度と、赤外線方式センサ１０２の相対感度との関係を示す図である。図７は、実施の形態１に係る近接検知装置１００の操作面３０１の四隅領域における静電容量方式センサ１０１の相対感度と、赤外線方式センサ１０２の相対感度との関係を示す図である。図６および図７の横軸は操作面３０１に対して垂直方向の操作体の離間距離を示し、縦軸は静電容量方式センサ１０１および赤外線方式センサ１０２の相対感度を示している。また、図６および図７において、線分Ａは静電容量方式センサ１０１の相対感度を示し、線分Ｂは赤外線方式センサ１０２の相対感度を示している。

まず、図６を参照しながら、操作面３０１の四隅領域以外の領域におけるセンサの相対感度について説明する。線分Ａが示すように、静電容量方式センサ１０１の相対感度は、操作体が操作面３０１から垂直方向に離れるに従って、低下する。同様に、線分Ｂが示すように、赤外線方式センサ１０２の相対感度は、操作体が操作面３０１から垂直方向に最も近接した状態から距離Ｃ離れるまで上昇し、さらに垂直方向に距離Ｃ以上離れると低下する。
線分Ａと線分Ｂは、垂直方向の離間距離Ｄｃの位置で交わる。垂直方向の離間距離がＤｃよりも近い領域では、静電容量方式センサ１０１の相対感度が良好となり、垂直方向の離間距離がＤｃよりも遠い領域では、赤外線方式センサ１０２の相対感度が良好となる。離間距離Ｄｃの値は、実験値または経験値等に基づいて設定される。離間距離Ｄｃは、近接領域判定部１０５が３Ｄジェスチャの検知領域が操作面３０１の四隅領域でないと判定した場合に、いずれのセンサの計測値を用いるかの判定に用いる閾値となる。近接領域判定部１０５は、閾値Ｄｃを境界点として、静電容量方式センサ１０１の計測値と、赤外線方式センサ１０２の計測値のいずれの値を用いるかを判断して、用いる計測値の切り替えを行う。

次に、図７を参照しながら、操作面３０１の四隅領域における静電容量方式センサ１０１の相対感度と、赤外線方式センサ１０２の相対感度について説明する。線分Ａおよび線分Ｂが示すように、静電容量方式センサ１０１および赤外線方式センサ１０２の相対感度は、操作体が操作面３０１から垂直方向に離れるに従って、低下する。また、静電容量方式センサ１０１および赤外線方式センサ１０２の相対感度は、操作体が操作面３０１から垂直方向に最も接近した状態では同等の値を示す。一方、操作体が操作面３０１から垂直方向に離間するに従って、赤外線方式センサ１０２の相対感度が、静電容量方式センサ１０１の相対感度を上回る。即ち、近接領域判定部１０５は、３Ｄジェスチャの検知領域が操作面３０１の四隅領域と判定した場合に、用いる計測値の切り替えを行うことなく、赤外線方式センサ１０２の計測値を用いると判断する。

図８は、実施の形態１に係る近接検知装置１００の動作を示すフローチャートである。
図８のフローチャートにおいて、静電容量方式センサ１０１および赤外線方式センサ１０２は、常時近接物の検知を行い、計測値を計測値取得部１０３に出力しているものとする。
計測値取得部１０３が、静電容量方式センサ１０１および赤外線方式センサ１０２から計測値を取得すると（ステップＳＴ１）、取得した計測値を近接判定部１０４に出力する。近接判定部１０４は、入力された計測値を参照し、操作面３０１に対する３Ｄジェスチャが検出されたか否か判定を行う（ステップＳＴ２）。３Ｄジェスチャが検出されない場合（ステップＳＴ２；ＮＯ）、フローチャートはステップＳＴ１の処理に戻る。一方、３Ｄジェスチャが検出された場合（ステップＳＴ２；ＹＥＳ）、近接判定部１０４は、静電容量方式センサ１０１の計測値および赤外線方式センサ１０２の計測値を近接領域判定部１０５に出力する。

近接領域判定部１０５は、入力された静電容量方式センサ１０１の計測値および赤外線方式センサ１０２の計測値を参照し、３Ｄジェスチャの水平方向の検出領域が操作面３０１の四隅領域であるか否か判定を行う（ステップＳＴ３）。３Ｄジェスチャの検出領域が操作面３０１の四隅領域でない場合（ステップＳＴ３；ＮＯ）、近接領域判定部１０５は、さらに検出された３Ｄジェスチャの操作面３０１からの垂直方向の距離を算出し、算出した距離が予め設定した閾値Ｄｃ未満であるか否か判定を行う（ステップＳＴ４）。

３Ｄジェスチャの操作面３０１からの垂直方向の距離が閾値Ｄｃ未満である場合（ステップＳＴ４；ＹＥＳ）、近接領域判定部１０５は静電容量方式センサ１０１の計測値を座標値算出部１０６に出力する（ステップＳＴ５）。座標値算出部１０６は、ステップＳＴ５で入力された静電容量方式センサ１０１の計測値に基づいて、操作体の近接位置を示す座標値を算出する（ステップＳＴ６）。

一方、３Ｄジェスチャの操作面３０１からの垂直方向の距離が閾値Ｄｃ未満でない場合（ステップＳＴ４；ＮＯ）、または３Ｄジェスチャの検出領域が操作面３０１の四隅領域である場合（ステップＳＴ３；ＹＥＳ）、近接領域判定部１０５は赤外線方式センサ１０２の計測値を座標値算出部１０６に出力する（ステップＳＴ７）。座標値算出部１０６は、ステップＳＴ７で入力された赤外線方式センサ１０２の計測値に基づいて、操作体の近接位置を示す座標値を算出する（ステップＳＴ８）。座標値算出部１０６は、ステップＳＴ７またはステップＳＴ８で算出した座標値を出力制御部１０７に出力する。出力制御部１０７は、座標値算出部１０６から入力された座標値を、表示制御装置２００に出力し（ステップＳＴ９）、処理を終了する。

以上の処理により、操作面３０１の水平方向において、操作面３０１の四隅領域以外の領域に３Ｄジェスチャが入力されたか、操作面３０１の四隅領域に３Ｄジェスチャが入力されたかに基づいて、適したセンサの計測値を用いることができる。また、操作面３０１の垂直方向において、３Ｄジェスチャが操作面３０１から垂直方向のどの程度離間して検出されたかに基づいて、適したセンサの計測値を用いることができる。

また、上述した説明では、静電容量方式センサ１０１と赤外線方式センサ１０２の相対感度に応じて、どちらのセンサの計測値を用いるかを決定する構成を示した。これに替えて、静電容量方式センサ１０１と赤外線方式センサ１０２の相対感度に応じて、静電容量方式センサ１０１と赤外線方式センサ１０２のそれぞれの計測値に重みを付して、座標値の算出に用いる構成としても良い。
例えば、図６において、操作面３０１に対して垂直方向の操作体の離間距離がＤｃよりも小さい場合、近接領域判定部１０５は、赤外線方式センサ１０２の計測値よりも静電容量方式センサ１０１の計測値に大きい重み値を付し、双方のセンサの計測値を座標値算出部１０６に出力する。同様に、例えば、図６において、操作面３０１に対して垂直方向の操作体の離間距離がＤｃ以上である場合、近接領域判定部１０５は、静電容量方式センサ１０１の計測値よりも赤外線方式センサ１０２の計測値に大きい重み値を付し、双方のセンサの計測値を座標値算出部１０６に出力する。

また、図６において、操作面３０１に対して垂直方向の操作体の離間距離が閾値Ｄｃから０に向かうに従って、静電容量方式センサ１０１の計測値の重みを増加させ、赤外線方式センサ１０２の計測値の重み値を現象させるように構成しても良い。逆に、操作面３０１に対して垂直方向の操作体の離間距離が閾値Ｄｃから大きくなる方向に向かうに従って、赤外線方式センサ１０２の計測値の重みを大きくし、静電容量方式センサ１０１の計測値の重み値を小さくするように構成しても良い。

また、上述した説明では、静電容量方式センサ１０１および赤外線方式センサ１０２が、図１で示した配置とする場合を示したが、図１で示した配置に限定されるものではない。ディスプレイ３００の用途に応じて、静電容量方式センサ１０１および赤外線方式センサ１０２の配置位置は決定される。
図９は、実施の形態１に係る近接検知装置１００を構成するセンサのその他の配置例を示す図である。
例えば、ディスプレイ３００の下側の辺３０２近傍における垂直方向の３Ｄジェスチャの検出感度を高めたい場合には、ディスプレイ３００の下側の辺３０２に、４つの赤外線方式センサ１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄを配置する。また、ディスプレイ３００の辺３０２以外の辺に３つの静電容量方式センサ１０１ａ，１０１ｃ，１０１ｄを配置する。図９で示した配置により、ディスプレイ３００の下側から入ってくる操作体の検出感度を向上させることができる。

以上のように、この実施の形態１によれば、操作体による３Ｄジェスチャを受け付ける操作面３０１に近接する領域に、操作面３０１に対して水平方向に広がりを持つ検出範囲を有する静電容量方式センサ１０１と、操作面３０１に対して垂直方向に指向性を持つ検出範囲を有する赤外線方式センサ１０２とを備え、静電容量方式センサ１０１および赤外線方式センサ１０２を、操作体による３Ｄジェスチャを操作面３０１に対して水平方向および垂直方向に検出可能に配置したので、操作体の操作面３０１への近接を検知し、さらに近接を検知する検知範囲の拡大、および検知精度の向上を実現することができる。

また、この実施の形態１によれば、複数の静電容量方式センサ１０１を、長手方向を操作面３０１の外周を構成する辺に沿わせて配置し、複数の赤外線方式センサ１０２を、操作面３０１の角部に、各静電容量方式センサ１０１を挟んで配置したので、操作体の操作面３０１への近接を検知する検知範囲の拡大、および検知精度の向上を、静電容量方式センサと赤外線方式センサの効率的な配置によって実現することができる。これにより、配置するセンサのコストを抑制することができる。

また、この実施の形態１によれば、複数の赤外線方式センサ１０２を、操作面３０１の外周を構成する一辺に沿って並べて配置し、複数の静電容量方式センサ１０１を、長手方向を操作面３０１の外周のその他の辺に沿わせて配置したので、静電容量方式センサと赤外線方式センサの効率的な配置によって３Ｄジェスチャの検知範囲を無駄なくカバーすることができる。

また、この実施の形態１によれば、静電容量方式センサ１０１の計測値と、赤外線方式センサ１０２の計測値とから操作体による３Ｄジェスチャを検知する近接判定部１０４と、操作体による３Ｄジェスチャが検知された場合に、操作体による３Ｄジェスチャが検出された操作面３０１に対する水平方向および垂直方向の領域を判定し、当該判定結果に基づいて静電容量方式センサおよび赤外線方式センサのいずれの計測値を用いるか決定する近接領域判定部１０５と、決定された計測値を用いて、操作体による３Ｄジェスチャの位置を算出する座標値算出部１０６とを備えるように構成したので、操作体の位置に応じて、適した計測値を用いて、３Ｄジェスチャが行われた位置を算出することができる。

また、この実施の形態１によれば、近接領域判定部１０５は、静電容量方式センサ１０１と、赤外線方式センサ１０２との相対感度に応じて設定された、操作体の操作面３０１に対する垂直方向への離間距離の閾値Ｄｃと、操作体による３Ｄジェスチャが検知された、操作面３０１に対する垂直方向への離間距離とに基づいて、静電容量方式センサ１０１および赤外線方式センサ１０２のいずれの計測値を用いるか決定するように構成したので、操作体の位置に応じて、適した計測値を用いて、３Ｄジェスチャが行われた位置を算出することができる。

また、この実施の形態１によれば、近接領域判定部１０５は、操作体による３Ｄジェスチャが検出された、操作面３０１に対する垂直方向への離間距離に応じて、静電容量方式センサ１０１の計測値および赤外線方式センサ１０２の計測値に重み付けを行うように構成したので、操作体の位置に応じて、適した計測値を用いて、３Ｄジェスチャが行われた位置を算出することができる。

操作面３０１が矩形の場合を示したが、操作面３０１はその他の多角形であってもよい。操作面３０１が多角形の場合、図１に相当する配置例として、操作面３０１の角部に複数の赤外線方式センサ１０２を配置し、２つの赤外線方式センサ１０２で挟み、且つ長手方向が操作面３０１の複数の辺に沿うように静電容量方式センサ１０１を配置する。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

この発明に係る近接検知装置は、車載機器、携帯端末および電化製品等であって、操作面に操作体が近接することによって操作を入力する機器等に適用可能である。

１００ 近接検知装置、１０１，１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄ 静電容量方式センサ、１０２，１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄ 赤外線方式センサ、１０３ 計測値取得部、１０４ 近接判定部、１０５ 近接領域判定部、１０６ 座標値算出部、１０７ 出力制御部。

Claims (2)

1. 操作体による３Ｄジェスチャを受け付ける操作面に近接する領域に、前記操作面に対して水平方向に広がりを持つ検出範囲を有する静電容量方式センサを複数有し、長手方向を前記操作面の外周を構成する辺に沿わせて配置した静電容量方式センサと、
   前記操作面に対して垂直方向に指向性を持つ検出範囲を有する赤外線方式センサを複数有し、前記操作面の角部に、前記各静電容量方式センサを挟んで配置した赤外線方式センサと、
   前記静電容量方式センサの計測値と、前記赤外線方式センサの計測値とから前記操作体による３Ｄジェスチャを検知する近接判定部と、
   前記近接判定部が前記操作体による３Ｄジェスチャを検知した場合に、前記操作体による３Ｄジェスチャが検出された前記操作面に対する水平方向の領域を判定し、水平方向の領域の判定結果が前記赤外線方式センサを中心とした予め定められた領域である場合に、前記赤外線方式センサの計測値を用いると決定するとともに、前記水平方向の領域の判定結果が前記赤外線方式センサを中心とした予め定められた領域でない場合に、前記操作体による３Ｄジェスチャが検出された前記操作面に対する垂直方向の領域を判定し、前記静電容量方式センサと、前記赤外線方式センサとの相対感度に応じて設定された、前記操作体の前記操作面に対する垂直方向への離間距離の閾値と、前記操作体による３Ｄジェスチャが検知された、前記操作面に対する垂直方向への離間距離とに基づいて、前記静電容量方式センサおよび前記赤外線方式センサのいずれの計測値を用いるか決定する、または前記操作体による３Ｄジェスチャが検出された、前記操作面に対する垂直方向への離間距離に応じて、前記静電容量方式センサの計測値および前記赤外線方式センサの計測値に重み付けを行う近接領域判定部と、
   前記近接領域判定部が決定した計測値を用いて、前記操作体による３Ｄジェスチャの位置を算出する座標値算出部とを備えたことを特徴とする近接検知装置。
2. 近接判定部が、長手方向が操作体による３Ｄジェスチャを受け付ける操作面の外周を構成する辺に沿わせて配置された、前記操作面に近接する領域に、前記操作面に対して水平方向に広がりを持つ検出範囲を有する複数の静電容量方式センサの計測値と、前記操作面の角部に、前記各静電容量方式センサを挟んで配置された、前記操作面に対して垂直方向に指向性を持つ検出範囲を有する複数の赤外線方式センサの計測値とから前記操作体による３Ｄジェスチャを検知するステップと、
   近接領域判定部が、前記操作体による３Ｄジェスチャが検知された場合に、前記操作体
   による３Ｄジェスチャが検出された前記操作面に対する水平方向の領域を判定し、水平方向の領域の判定結果が前記赤外線方式センサを中心とした予め定められた領域である場合に、前記赤外線方式センサの計測値を用いると決定するとともに、前記水平方向の領域の判定結果が前記赤外線方式センサを中心とした予め定められた領域でない場合に、前記操作体による３Ｄジェスチャが検出された前記操作面に対する垂直方向の領域を判定し、前記静電容量方式センサと、前記赤外線方式センサとの相対感度に応じて設定された、前記操作体の前記操作面に対する垂直方向への離間距離の閾値と、前記操作体による３Ｄジェスチャが検知された、前記操作面に対する垂直方向への離間距離とに基づいて、前記静電容量方式センサおよび前記赤外線方式センサのいずれの計測値を用いるか決定する、または前記操作体による３Ｄジェスチャが検出された、前記操作面に対する垂直方向への離間距離に応じて、前記静電容量方式センサの計測値および前記赤外線方式センサの計測値に重み付けを行うステップと、
   座標値算出部が、前記決定された計測値を用いて、前記操作体による３Ｄジェスチャの
   位置を算出するステップとを備えた近接検知方法。

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