本申請(qǐng)以2015年10月8日申請(qǐng)的日本特愿2015-200290號(hào)以及2016年9月23日申請(qǐng)的日本特愿2016-185880號(hào)作為基礎(chǔ)申請(qǐng)。
本發(fā)明涉及一種識(shí)別對(duì)虛擬的用戶(hù)接口進(jìn)行的輸入操作的空間輸入裝置。
背景技術(shù)：
已提出接收三維手勢(shì)輸入的輸入裝置(例如，參照日本特開(kāi)2012-3690號(hào)公報(bào)、國(guó)際公開(kāi)第2010/113397號(hào)等)。
日本特開(kāi)2012-3690號(hào)公報(bào)公開(kāi)了用戶(hù)接口裝置，其包括透明顯示器、隔著透明顯示器獲取距離圖像的距離圖像傳感器，從由距離圖像傳感器獲取的距離圖像中接收對(duì)象物的三維手勢(shì)輸入。
通過(guò)使用這種結(jié)構(gòu)的用戶(hù)接口裝置，接收由對(duì)象物(例如，使用者的手指)產(chǎn)生的三維手勢(shì)輸入，因此能夠進(jìn)行豐富的輸入。
另外，在國(guó)際公開(kāi)第2010/113397號(hào)中公開(kāi)了顯示輸入裝置，其具備非接觸地檢測(cè)出手指接近觸摸屏的接近傳感器，基于用戶(hù)的視線對(duì)接近傳感器獲取的觸摸屏上的坐標(biāo)進(jìn)行修正，修正手指的接近位置，并獲取正確的接近位置。
然而，在日本特開(kāi)2012-3690號(hào)公報(bào)記載的結(jié)構(gòu)中，不獲取空間上的對(duì)象物的位置信息，難以正確地獲取對(duì)象物在深入方向上的位置，難以正確地檢測(cè)出對(duì)空間圖像進(jìn)行的輸入動(dòng)作。
在國(guó)際公開(kāi)第2010/113397號(hào)記載的結(jié)構(gòu)中，即使發(fā)生使用者不期望的坐標(biāo)的變化(抖動(dòng)、偏移等)，也獲取與該變化對(duì)應(yīng)的接近位置，因此有檢測(cè)出使用者不期望的輸入操作之虞。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明為了解決上述這類(lèi)問(wèn)題而完成，本發(fā)明的一個(gè)目的在于，正確地識(shí)別檢測(cè)區(qū)域內(nèi)設(shè)置的虛擬的用戶(hù)接口上的輸入操作。
本發(fā)明的一方面所涉及的空間輸入裝置，其特征在于，具有：掃描光源部，其射出用于掃描檢測(cè)區(qū)域的檢查光；光接收部，其接收指示物反射的所述檢查光；位置檢測(cè)部，其基于所述光接收部接收的光檢測(cè)所述指示物的位置；位置修正部，其修正所述指示物在位置檢測(cè)面上的位置；所述位置檢測(cè)部基于所述指示物的移動(dòng)速度在規(guī)定的值以下來(lái)檢測(cè)第一位置，所述位置修正部基于所述第一位置來(lái)確定所述位置檢測(cè)面內(nèi)的第二位置。
本發(fā)明的一方面所涉及的空間輸入裝置，相對(duì)于位置檢測(cè)面修正指示物的位置，因此可抑制與使用者的意圖相反的位置檢測(cè)的進(jìn)行。由此，能夠提高使用者的便利性。
該發(fā)明的一方面所涉及的空間輸入裝置，其特征在于，具有：掃描光源部，其射出用于掃描檢測(cè)區(qū)域的檢查光；光接收部，其接收指示物反射的所述檢查光；位置檢測(cè)部，其基于所述光接收部接收的光檢測(cè)所述指示物的位置；位置修正部，其修正所述指示物在位置檢測(cè)面上的位置；所述位置檢測(cè)部基于所述指示物和所述位置檢測(cè)面之間的距離在規(guī)定的長(zhǎng)度以下來(lái)確定第一位置，且基于所述指示物的移動(dòng)速度在規(guī)定的值以下來(lái)檢測(cè)出第三位置，所述位置修正部基于所述第一位置和所述第三位置，確定在所述位置檢測(cè)面內(nèi)的第二位置。
在本發(fā)明的一方面所涉及的空間輸入裝置中，相對(duì)于位置檢測(cè)面修正指示物的位置，因此可抑制與使用者的意圖相反的位置檢測(cè)的進(jìn)行。由此，能夠提高使用者的便利性。
通過(guò)本發(fā)明，能夠提供一種正確地識(shí)別檢測(cè)區(qū)域內(nèi)設(shè)置的虛擬用戶(hù)接口上的輸入操作的空間輸入裝置。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明所涉及的空間輸入裝置的示意圖。
圖2是位置檢測(cè)裝置的一示例的框圖。
圖3是圖2所示的位置檢測(cè)裝置的光源部以及光掃描部的示意配置圖。
圖4是光掃描元件的示意俯視圖。
圖5是表示位置檢測(cè)裝置的光掃描的動(dòng)作的圖。
圖6是表示從掃描控制部發(fā)送給光掃描部的掃描信號(hào)的圖。
圖7是表示用檢查光掃描檢測(cè)區(qū)域狀態(tài)的圖。
圖8是表示被使用者的手指反射的光的光接收狀態(tài)的圖。
圖9是表示在對(duì)位置檢測(cè)面上顯示的虛擬的用戶(hù)接口進(jìn)行操作的狀態(tài)下的使用者的手指的圖。
圖10是表示位置檢測(cè)面的坐標(biāo)系中的使用者的手指的前端的坐標(biāo)的圖。
圖11是利用本發(fā)明所涉及的空間輸入裝置的輸入操作的流程圖。
圖12是表示修正使用者的手指的位置的處理的流程圖。
圖13是表示位置固定處理的詳細(xì)情況的流程圖。
圖14是表示用使用者的手指進(jìn)行輸入操作的狀態(tài)的圖。
圖15是表示進(jìn)行圖14所示的輸入操作時(shí)，使用者的手指向x、y、z各方向的偏移的圖。
圖16是表示本發(fā)明所涉及的空間輸入裝置的其他的示例中使用的檢測(cè)區(qū)域的圖。
圖17是利用本發(fā)明所涉及的空間輸入裝置的輸入操作的流程圖。
圖18是表示修正使用者的手指的位置的處理的流程圖。
圖19是表示進(jìn)行圖17、圖18所示的控制時(shí)的輸入操作的圖。
圖20是表示用使用者的手指的軌跡來(lái)進(jìn)行輸入掃描的狀態(tài)的圖。
圖21是表示使用者的手指在位置檢測(cè)面上的移動(dòng)的圖。
圖22是表示修正使用者的手指的位置的處理的流程圖。
圖23是表示進(jìn)行位置修正處理時(shí)的使用者的手指的操作位置的圖。
具體實(shí)施方式
參照附圖說(shuō)明發(fā)明所涉及的發(fā)明。
<第一實(shí)施方式>
圖1是本發(fā)明所涉及的空間輸入裝置的示意圖。如圖1所示，空間輸入裝置ip包括顯示裝置ht、空中成像板pt、位置檢測(cè)裝置a以及主控制裝置cnt?？臻g輸入裝置ip利用顯示裝置ht、空中成像板pt將以往熟知的用于輸入操作的用戶(hù)接口(例如，鍵盤(pán)、觸摸屏等)的像作為空中圖像顯示給使用者(未圖示)看。然后，使用者移動(dòng)指示物(此處是使用者的手指fg)以便對(duì)作為空中圖像而顯示的虛擬的用戶(hù)接口進(jìn)行操作。通過(guò)位置檢測(cè)裝置a來(lái)檢測(cè)操作虛擬的用戶(hù)接口時(shí)的使用者的手指fg的位置(移動(dòng))，將該檢測(cè)結(jié)果發(fā)送給主控制裝置cnt(識(shí)別部)。
主控制裝置cnt基于作為空中圖像而顯示的虛擬的用戶(hù)接口的信息和使用者的手指fg的位置的信息，識(shí)別使用者在虛擬的用戶(hù)接口上進(jìn)行的輸入操作。然后，將輸入操作的信息發(fā)送給外部的被操作設(shè)備(例如，電視、空調(diào)、音響等等，此處是電視tv)。
位置檢測(cè)裝置a是檢測(cè)在預(yù)先確定的檢測(cè)區(qū)域sa內(nèi)的使用者的手指fg的裝置。在檢測(cè)區(qū)域sa內(nèi)設(shè)置了位置檢測(cè)面iv，該位置檢測(cè)面iv是檢測(cè)使用者的手指fg時(shí)的基準(zhǔn)面，顯示裝置ht以及空中成像板pt生成使得使用者認(rèn)識(shí)到在位置檢測(cè)面iv上設(shè)置有虛擬的用戶(hù)接口的這類(lèi)空中圖像。位置檢測(cè)裝置a通過(guò)用光束掃描檢測(cè)區(qū)域sa并且接收使用者的手指fg反射的光或者漫反射的光，從而檢測(cè)出使用者的手指fg的位置(三維坐標(biāo))、移動(dòng)等。位置檢測(cè)裝置a將所檢測(cè)的使用者的手指fg在位置檢測(cè)面中的位置、移動(dòng)的信息發(fā)送給主控制裝置cnt。
主控制裝置cnt與用于生成空中圖像的顯示裝置ht連接，控制顯示裝置ht的動(dòng)作。主控制裝置cnt基于來(lái)自位置檢測(cè)裝置a的使用者的手指fg的位置信息，以切換空中圖像的方式控制顯示裝置ht。例如，基于使用者的手指fg的位置、動(dòng)作，進(jìn)行虛擬鍵盤(pán)、虛擬觸摸屏的空中圖像的顯示(切換)。
主控制裝置cnt基于使用者的手指fg的位置的信息和虛擬的用戶(hù)接口的信息(位置檢測(cè)面iv中的坐標(biāo)的信息等)，識(shí)別使用者在虛擬的用戶(hù)接口上進(jìn)行的輸入操作。然后，將該輸入操作的信息發(fā)送給外部的被操作設(shè)備(電視tv)。即，主控制裝置cnt作為識(shí)別部而運(yùn)行。而且，在空間輸入裝置ip中，雖然記載了位置檢測(cè)裝置a和主控制部cnt是單獨(dú)的個(gè)體，但是也可以成為一體，也可以是共同擁有至少一部分的結(jié)構(gòu)。
接著，參照附圖說(shuō)明位置檢測(cè)裝置。圖2是位置檢測(cè)裝置的一示例的框圖，圖3是圖2所示的位置檢測(cè)裝置的光源部以及光掃描部的示意配置圖。如圖2所示，位置檢測(cè)裝置a包括光源部100、光掃描部200、光接收部300和處理部400。
在位置檢測(cè)裝置a中，從光源部100射出的檢查光射入光掃描部200。光掃描部200用檢查光進(jìn)行檢測(cè)區(qū)域sa的掃描。然后，當(dāng)進(jìn)入檢測(cè)區(qū)域sa中的使用者的手指fg(被檢測(cè)物)被檢查光照射時(shí)，光接收部300接收使用者的手指fg反射的光(反射光)或漫反射的光(漫反射光)。光接收部300生成表示接收了反射光或漫反射光的光接收信號(hào)，同時(shí)將光接收信號(hào)發(fā)送給處理部400。而且，雖然實(shí)際上產(chǎn)生了反射光和漫反射光，但是在以下的說(shuō)明中將反射光和漫反射光統(tǒng)稱(chēng)為反射光。處理裝置400基于光接收信號(hào)來(lái)檢測(cè)位置信息(相對(duì)于規(guī)定的基準(zhǔn)點(diǎn)的坐標(biāo)信息)。以下，說(shuō)明各部的詳細(xì)情況。
光源部100發(fā)射出波長(zhǎng)在紅外區(qū)域的紅外光(激光)。由于紅外光是使用者無(wú)法看到的波長(zhǎng)的光，因此使用者不會(huì)認(rèn)識(shí)到其被紅外光照射。如圖2、圖3所示，光源部100包括使用了激光發(fā)光元件(激光二極管(ld：laserdiode))的光源11、驅(qū)動(dòng)器111、透鏡12、分束器13、顯示器用光接收元件14。
作為光源11，雖然列舉了激光發(fā)光元件但是不限于此，可以廣泛地采用包括能夠在一定的輸出以上發(fā)出規(guī)定波長(zhǎng)的紅外光的光源的結(jié)構(gòu)。
后述的光源控制部411控制光源部100的射出。光源11被來(lái)自驅(qū)動(dòng)器111的驅(qū)動(dòng)信號(hào)(電能)驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)器111基于來(lái)自光源控制部411的控制信號(hào)(發(fā)光信號(hào))，生成用于驅(qū)動(dòng)光源11的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。即，光源控制部411調(diào)整從光源11射出的紅外光的發(fā)光時(shí)機(jī)、強(qiáng)度等。
光源11是點(diǎn)光源，其射出的紅外光是發(fā)散光。因此，在光源部100中，從光源11射出的紅外光透過(guò)透鏡12而轉(zhuǎn)換成平行光或大致平行光的光束。而且，雖然此處作為透鏡12可列舉準(zhǔn)直透鏡，但是不限于此，可以廣泛地采用能夠?qū)l(fā)散光轉(zhuǎn)換成平行光的光學(xué)元件。
從透鏡12射出的光束(紅外光)射入分束器13中。分束器13被優(yōu)化以適合從光源11射出的紅外光，分束器13反射入射光束中的一部分，并使剩余的光束透過(guò)。被分束器13反射的光射入顯示器用光接收元件14中。顯示器用光接收元件14將基于接收的光的顯示器信號(hào)發(fā)送給掃描光源制控制部41的光源控制部411。
透過(guò)分束器13的光束射入光掃描部200。光掃描部200反射入射光，同時(shí)使反射光的光軸沿第一方向(圖3中為水平方向h)以及與第一方向正交的第二方向(圖3中為豎直方向v)移動(dòng)(掃描)。光掃描部200掃描的光束對(duì)檢測(cè)區(qū)域sa進(jìn)行掃描。關(guān)于檢測(cè)區(qū)域sa的光束所進(jìn)行的掃描的詳細(xì)情況將在下文中描述。
光掃描部200通過(guò)用擺動(dòng)的反射面使射入的光束在第一方向(h方向)以及第二方向(v方向)上掃描，從而生成檢查光。光掃描部200包括光掃描元件2、驅(qū)動(dòng)器201、信號(hào)處理部202。以下參照附圖詳細(xì)說(shuō)明光掃描元件2。圖4是光掃描元件的示意俯視圖。光掃描元件2是微小的部件，例如具有稱(chēng)為mems(microelectromechanicalsystem：微電子機(jī)械系統(tǒng))的結(jié)構(gòu)。
如圖4所示，光掃描元件2包括鏡子21、第一彈性支持部22、擺動(dòng)支持部23、第一致動(dòng)器24、第二彈性支持部25、第二致動(dòng)器26以及框架27。需要說(shuō)明的是，圖4中將橫向作為第一方向(h方向)、將縱向作為第二方向(v方向)來(lái)說(shuō)明。如圖4所示，光掃描元件2是相對(duì)于在第二方向(v方向)上延伸的第一軸c1對(duì)稱(chēng)的形狀，并且具有相對(duì)于在第一方向(h方向)上延伸的第二軸c2對(duì)稱(chēng)的形狀。
框架27是矩形的平板部件，中央部分設(shè)置有矩形的開(kāi)口。在框架27的開(kāi)口的內(nèi)部配置有擺動(dòng)支持部23，該擺動(dòng)支持部23是在v方向上延伸的長(zhǎng)方形的平板部件。用一對(duì)第二彈性部件25連接框架27的開(kāi)口的h方向上相對(duì)的內(nèi)壁的v方向的中央部分與擺動(dòng)支持部23的h方向的兩端的邊的v方向的中央部分。一對(duì)第二彈性支持部25具有相同的長(zhǎng)度。擺動(dòng)支持部23、一對(duì)第二彈性支持部25以及框架27構(gòu)成為以第一軸c1以及第二軸c2各軸為基準(zhǔn)的線對(duì)稱(chēng)形狀。
而且，在第二彈性支持部25的h方向的中間部分上連接有沿著v方向上延伸的第二致動(dòng)器26。第二致動(dòng)器26隔著第二彈性支持部25，向v方向反向延伸。第二致動(dòng)器26與第二彈性支持部25和框架27連接。第二致動(dòng)器26有四個(gè)，同時(shí)四個(gè)第二致動(dòng)器26設(shè)置成相對(duì)于第一軸c1以及第二軸c2對(duì)稱(chēng)。
第二致動(dòng)器26包括壓電部件，其通過(guò)被提供給電能而變形。通過(guò)適當(dāng)?shù)仳?qū)動(dòng)四個(gè)第二致動(dòng)器26，使第二彈性支持部25以第二軸c2為中心扭轉(zhuǎn)。在第二致動(dòng)器26的變形產(chǎn)生的力和第二彈性支持部25的彈性回復(fù)力的作用下擺動(dòng)支持部23繞第二軸c2擺動(dòng)。詳細(xì)情況在下文中描述，擺動(dòng)支持部23擺動(dòng)時(shí)，在擺動(dòng)支持部23的內(nèi)部設(shè)置的鏡子21、第一彈性支持部22以及第一驅(qū)動(dòng)器24也作為一體而擺動(dòng)。
擺動(dòng)支持部23與框架27相同地在中央部分形成開(kāi)口。鏡子21為在主平面之一(此處，紙面的前方的表面)上形成反射面211的圓板狀的部件，并被配置在擺動(dòng)支持部23的開(kāi)口的內(nèi)部。用一對(duì)第一彈性支持部22來(lái)連接擺動(dòng)支持部23的開(kāi)口的在v方向上相對(duì)的內(nèi)壁的h方向的中央部分與鏡子的v方向的兩個(gè)端部。一對(duì)第一彈性支持部22具有相同的長(zhǎng)度。擺動(dòng)支持部23、一對(duì)第一彈性支持部22以及鏡子21在靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，構(gòu)成為以第一軸c1以及第二軸c2各軸為基準(zhǔn)的線對(duì)稱(chēng)形狀。
而且，在擺動(dòng)支持部23的長(zhǎng)度方向(v方向)的兩端部以隔著第一彈性支持部22的方式設(shè)置有第一致動(dòng)器24。以相對(duì)于第一軸c1以及第二軸c2對(duì)稱(chēng)的方式設(shè)置有四個(gè)第一致動(dòng)器24。
通過(guò)適當(dāng)?shù)仳?qū)動(dòng)四個(gè)第一致動(dòng)器24，使第一弾性支持部22以第一軸c1為中心扭轉(zhuǎn)，利用第一彈性支持部22的彈性回復(fù)力使鏡子21繞第一軸c1擺動(dòng)。通過(guò)調(diào)整來(lái)自該第一致動(dòng)器24的力的大小以及施加時(shí)機(jī)，能夠調(diào)整鏡子21的擺動(dòng)速度、擺動(dòng)角度、頻率。
光掃描元件2具有上述這類(lèi)結(jié)構(gòu)，在光掃描元件2中通過(guò)使光束射入在繞第一軸c1擺動(dòng)的鏡子21的反射面211上，從而使反射面211反射的光束在第一方向(h方向)上掃描。另外，在光掃描元件2中通過(guò)使光束射入在繞第二軸c1擺動(dòng)的鏡子21的反射面211上，從而使反射面211反射的光束在第二方向(v方向)上掃描。
而且，通過(guò)適當(dāng)?shù)仳?qū)動(dòng)第一致動(dòng)器24以及第二致動(dòng)器26，鏡子21的反射面211以規(guī)定的周期分別繞第一軸c1以及第二軸c2擺動(dòng)。通過(guò)使光束照射在繞第一軸c1以及繞第二軸c2擺動(dòng)的鏡子21的反射面211上，生成使光束在二維方向(h方向以及v方向)上掃描的檢查光。而且，在下文的說(shuō)明中，有時(shí)將使光束在第一方向(h方向)上掃描時(shí)的光線稱(chēng)為掃描線。
而且，在光掃描元件2中以使用了壓電型的致動(dòng)器的壓電型光掃描元件為示例進(jìn)行說(shuō)明，但也可以是使用了靜電型、電磁型等不同結(jié)構(gòu)的致動(dòng)器的光掃描元件。
另外，作為光掃描元件，不限于使反射面211擺動(dòng)的結(jié)構(gòu)，也可以是能夠使反射光的光軸繞交叉的兩個(gè)軸移動(dòng)的結(jié)構(gòu)，例如可以是組合多角鏡或檢流計(jì)鏡(galvanometermirror)的結(jié)構(gòu)。雖然作為檢查光的掃描方向的第一方向和第二方向是正交的，但不限于此，可以是不同的方向。然而，為了用檢查光以高精度對(duì)檢測(cè)區(qū)域sa進(jìn)行二維掃描，優(yōu)選為正交或大致正交。
光掃描部200的光掃描元件2被掃描光源控制部41的后述的掃描控制部412驅(qū)動(dòng)控制。來(lái)自掃描控制部412的控制信號(hào)(掃描信號(hào))被輸入驅(qū)動(dòng)器201。驅(qū)動(dòng)器201基于來(lái)自掃描控制部412的控制信號(hào)生成驅(qū)動(dòng)光掃描元件2的致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，而驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器。而且，鏡子21以規(guī)定的頻率以及擺動(dòng)角度繞第一軸c1以及繞第二軸c2擺動(dòng)。另外，信號(hào)處理部202基于從光掃描元件2輸出的傳感器信號(hào)生成包括反射面211的位移(擺動(dòng)角度)的信息的位移信號(hào)，將位移信號(hào)發(fā)送給掃描光源控制部41的掃描控制部412。
光接收部300接收使用者的手指fg橫切從光源部100射出的紅外波長(zhǎng)區(qū)域的檢查光而產(chǎn)生的反射光，并輸出光接收信號(hào)。光接收部300是一般的結(jié)構(gòu)，即具備光接收元件、濾光器、透鏡(均未圖示)。光接收部300是公知的，故省略其詳細(xì)的結(jié)構(gòu)。
接著說(shuō)明處理部400。處理部400控制光源部100以及光掃描部200，同時(shí)還基于來(lái)自光接收部300的光接收信號(hào)，通過(guò)計(jì)算來(lái)檢測(cè)區(qū)域sa內(nèi)的使用者的手指fg的位置。
處理部400是包括cpu、mpu等計(jì)算處理電路的結(jié)構(gòu)，如圖2所示，包括掃描光源控制部41、接收部42、位置檢測(cè)部43、位置修正部44、外部輸出部45、同步信號(hào)生成部46以及存儲(chǔ)部47。
掃描光源控制部41是控制來(lái)自掃描光源部100的光的輸出、檢查光的移動(dòng)范圍、速度等的控制部。掃描光源控制部41包括光源部控制部411和掃描控制部412。
光源控制部411是控制光源部100的驅(qū)動(dòng)的控制電路。光源控制部411接收來(lái)自顯示器用光接收元件14的顯示器信號(hào)。光源控制部411基于顯示器信號(hào)，生成控制光源11射出的光(紅外光)的輸出、發(fā)出光的時(shí)機(jī)、發(fā)光時(shí)間等的控制信號(hào)，并將控制信號(hào)發(fā)送給驅(qū)動(dòng)器111。
掃描控制部412是控制光掃描部200的驅(qū)動(dòng)的控制電路。掃描控制部412接收來(lái)自光掃描部200的信號(hào)處理部202的位移信號(hào)。然后，基于位移信號(hào)生成用于使反射面211適當(dāng)?shù)財(cái)[動(dòng)的控制信號(hào)，并將該控制信號(hào)發(fā)送給驅(qū)動(dòng)器201。
光源控制部411和掃描控制部412使光源部100以及光掃描部200同步并被驅(qū)動(dòng)，從而用檢查光掃描檢測(cè)區(qū)域sa。掃描光源控制部41能夠訪問(wèn)存儲(chǔ)部47。掃描光源控制部41基于存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部47中的光掃描模式信息驅(qū)動(dòng)光源部100以及光掃描部200。
存儲(chǔ)部47包括只讀rom、可讀寫(xiě)ram、閃存等存儲(chǔ)裝置。存儲(chǔ)部47包括按照時(shí)間順序排列光源部100的發(fā)光的時(shí)機(jī)、光掃描部200的反射面211的擺動(dòng)角度的信息的控制表。需要說(shuō)明的是，控制表也可以處理這些數(shù)據(jù)之外的數(shù)據(jù)。而且，作為光掃描模式信息可列舉的信息包括：在任意時(shí)間的光源部100發(fā)光有無(wú)、反射面211(光掃描部200)的擺動(dòng)角度。
接收部42與光接收部300連接，是獲取來(lái)自光接收部300的光接收信號(hào)的電路。接收部42從同步信號(hào)生成部46獲取使光源控制部411以及掃描控制部412的驅(qū)動(dòng)同步的同步信號(hào)，將光接收信號(hào)與同步信號(hào)相關(guān)聯(lián)地轉(zhuǎn)發(fā)給位置檢測(cè)部43。而且，詳細(xì)情況在下文描述。
位置檢測(cè)部43根據(jù)所獲取的光接收信號(hào)以及與光接收信號(hào)相關(guān)聯(lián)的同步信號(hào)通過(guò)計(jì)算獲取使用者的手指fg的位置(坐標(biāo)等)。只要使用者的手指fg橫切了檢查光，則光接收部300定期地(每個(gè)檢查光的掃描周期)將光接收信號(hào)發(fā)送給接收部42。因此，位置檢測(cè)部43定期地獲取使用者的手指fg的位置的信息。使用者的手指fg的位置的計(jì)算將在下文中描述。
位置檢測(cè)部43所獲取的使用者的手指fg的位置的數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)發(fā)給位置修正部44。位置修正部44是進(jìn)行修正使用者的手指的位置的計(jì)算的計(jì)算電路。修正計(jì)算也與位置的計(jì)算一同將在下文中描述。
外部輸出部45與主控制裝置cnt連接，外部輸出部45是用于將使用者的手指fg的位置的信息發(fā)送給主控制裝置cnt的外部接口。外部輸出部45可以有線地與主控制裝置cnt連接，也可以無(wú)線地與主控制裝置cnt連接。
同步信號(hào)生成部46包括用于生成同步信號(hào)的信號(hào)生成電路。通過(guò)基于同步信號(hào)進(jìn)行動(dòng)作，光源控制控制部411以及掃描控制部412同步并進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。另外，同步信號(hào)還被發(fā)送給接收部42。接收部42將同步信號(hào)與光接收信號(hào)關(guān)聯(lián)并發(fā)送給位置檢測(cè)部43。位置檢測(cè)部43相關(guān)聯(lián)地獲取光接收信號(hào)與同步信號(hào)，從而獲取使來(lái)自光源部100的檢查光的發(fā)光的時(shí)間、光掃描部200的掃描的開(kāi)始以及期間、和來(lái)自光接收部300的檢測(cè)光的接收時(shí)間相關(guān)聯(lián)的信息。
接著，參照附圖說(shuō)明位置檢測(cè)裝置a的動(dòng)作。圖5是表示位置檢測(cè)裝置的光掃描的動(dòng)作的圖，圖6是表示從掃描控制部發(fā)送給光掃描部的掃描信號(hào)的圖。
圖5表示光掃描部200的鏡子21的動(dòng)作。圖5的矩形是使用者看到的檢測(cè)區(qū)域sa，表示由檢查光(掃描線)進(jìn)行的檢測(cè)區(qū)域sa的掃描。在圖5中，在表示檢測(cè)區(qū)域sa的矩形的上方表示反射面211繞第一軸c1的擺動(dòng)。另外，在左側(cè)表示反射面211繞第二軸c2的擺動(dòng)。而且，在表示檢測(cè)區(qū)域sa的矩形的內(nèi)部，表示組合繞第一軸c1的擺動(dòng)和繞第二軸c2的擺動(dòng)時(shí)的檢測(cè)區(qū)域sa內(nèi)的檢查光的掃描狀態(tài)。而且，光掃描部200以無(wú)間隙地排列掃描線的方式來(lái)掃描檢查區(qū)域sa(光柵掃描)。
在圖5中，繞第一軸c1的擺動(dòng)os1將橫軸設(shè)為反射面211(鏡子21)的擺動(dòng)角度(法線的位置)、將縱軸設(shè)為時(shí)間。另外，繞第二軸c2的擺動(dòng)os2將橫軸設(shè)為時(shí)間，將縱軸設(shè)為反射面211(鏡子21)的擺動(dòng)角度(法線的位置)。在位置檢測(cè)裝置a中，基于光源控制部411生成的控制信號(hào)和掃描控制部412的控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)光源部100和光掃描部200。使反射面211以一定的頻率繞第一軸c1擺動(dòng)同時(shí)以一定的頻率繞第二軸c2擺動(dòng)。這樣，通過(guò)使光束照射在擺動(dòng)的反射面211上，從而使光束在第一方向(h方向)以及第二方向(v方向)上掃描。
光掃描部200使光束在第一方向上掃描同時(shí)在第二方向上掃描。這樣，光柵掃描檢測(cè)區(qū)域sa。通過(guò)鏡子21繞第一軸c1的擺動(dòng)和繞第二軸c2的擺動(dòng)來(lái)進(jìn)行該檢查光的掃描，如圖5所示，繞第一軸c1的擺動(dòng)的頻率比繞第二軸c2的擺動(dòng)的頻率更高。例如，可以列舉第一方向的擺動(dòng)頻率為24hz，第二方向的擺動(dòng)頻率為30hz。
為了使鏡子21以這種頻率擺動(dòng)，掃描控制部412用如圖6所示的掃描信號(hào)驅(qū)動(dòng)光掃描元件2。圖6的上段是控制繞第二軸c2(第二方向)的擺動(dòng)的掃描信號(hào)，中段是控制繞第一軸c1(第一方向)的擺動(dòng)的掃描信號(hào)。另外，最下段表示使用者的手指進(jìn)入檢測(cè)區(qū)域時(shí)的來(lái)自光接收部300的光接收信號(hào)。
如圖6所示，掃描信號(hào)是每隔一定的期間使致動(dòng)器輸出驅(qū)動(dòng)力之類(lèi)的信號(hào)。首先說(shuō)明控制繞第一軸c1的擺動(dòng)的掃描信號(hào)。如圖6的中段所示，用大寫(xiě)字母“l(fā)”和數(shù)字的組合表示鏡子21的擺動(dòng)的周期。由該“l(fā)”和數(shù)字的組合表示的期間是繞第一軸c1擺動(dòng)一次的周期。而且，接在該“l(fā)”后的數(shù)字表示在掃描檢查區(qū)域sa時(shí)形成掃描線的期間的順序。例如，l1表示掃描最初的掃描線的期間，表示該期間是在檢測(cè)區(qū)域sa的最上或最下形成掃描線的期間。另外，l400表示從l1開(kāi)始形成第400個(gè)的掃描線的期間。而且，光掃描裝置a是用800根掃描線來(lái)掃描檢測(cè)區(qū)域sa的結(jié)構(gòu)，最后的期間為l800。而且，也可以說(shuō)接在“l(fā)”后的數(shù)字表示檢測(cè)區(qū)域sa內(nèi)的掃描線的位置。
如圖6所示，在各期間的最初的時(shí)刻，掃描控制部412將掃描信號(hào)發(fā)送給驅(qū)動(dòng)器201，以使致動(dòng)器24輸出驅(qū)動(dòng)力。這樣，通過(guò)使致動(dòng)器24輸出的驅(qū)動(dòng)力與光掃描元件2的固有頻率同步，從而進(jìn)行產(chǎn)生共振并擺動(dòng)的共振驅(qū)動(dòng)。也即是說(shuō)，通過(guò)來(lái)自驅(qū)動(dòng)器24的振動(dòng)產(chǎn)生共振，能夠使鏡子21大幅度且快速地(以高頻率)擺動(dòng)。
而且，與擺動(dòng)的周期同步地射出來(lái)自光源100的光束。例如，在圖5所示的示例中，當(dāng)從光源部100連續(xù)地射出光束時(shí)，光掃描部200在鏡子21的擺動(dòng)角度最大的兩端部分使檢查光從檢測(cè)區(qū)域sa突出。在鏡子21擺動(dòng)的狀態(tài)下，通過(guò)調(diào)整從光源部100射出光束的時(shí)機(jī)，能夠使檢查光(掃描線)僅掃描檢測(cè)區(qū)域sa內(nèi)。
繞第二軸c2的擺動(dòng)可以說(shuō)是光束在第一方向上每掃描一次，則在第二方向(圖5中為上下方向)上挪動(dòng)一下。而且，通過(guò)繞第二軸c2擺動(dòng)，來(lái)進(jìn)行用掃描線鋪滿(mǎn)檢測(cè)區(qū)域sa的光柵掃描。也就是說(shuō)，在繞第一軸c1擺動(dòng)800次期間，繞第二軸c2的擺動(dòng)進(jìn)行一次。因此，如圖6所示，指示繞第二軸c2的擺動(dòng)的掃描信號(hào)將從l1到l800結(jié)束為止作為一次掃描的周期。
如同繞第一軸c1的擺動(dòng)，繞第二軸c2的擺動(dòng)也利用共振并且由致動(dòng)器26驅(qū)動(dòng)。然而，繞第二軸c2的擺動(dòng)與繞第一軸c1的擺動(dòng)相比頻率低。因此，繞第二軸c2的擺動(dòng)也可以是非共振驅(qū)動(dòng)(dc驅(qū)動(dòng))，該非共振驅(qū)動(dòng)使用來(lái)自致動(dòng)器26的驅(qū)動(dòng)力以直接成為規(guī)定的角度的方式進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
然后，每當(dāng)?shù)谝环较虻膾呙柰瓿?00次、第二方向的掃描完成一次后，再次回到原來(lái)的位置，重新進(jìn)行檢測(cè)區(qū)域sa的掃描。將從最初的掃描線(此處，為l1)開(kāi)始形成到最后的掃描線(此處，為l800)的形成結(jié)束為止作為一次掃描的周期來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。也就是說(shuō)，在一次掃描的周期內(nèi)，在第一方向上進(jìn)行800次光束掃描，在第二方向上進(jìn)行一次光束掃描。
參照附圖說(shuō)明位置檢測(cè)裝置a檢測(cè)使用者的手指fg在檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的位置的動(dòng)作。位置檢測(cè)裝置a檢測(cè)在使用者的前面的檢測(cè)區(qū)域sa內(nèi)的使用者的手指fg的位置。在使用者看來(lái)，檢測(cè)區(qū)域sa是在縱向(為y方向)、橫向(為x方向)、厚度方向(為z方向)上具有長(zhǎng)度的長(zhǎng)方體形狀的區(qū)域。而且，在檢測(cè)區(qū)域sa的內(nèi)部設(shè)置有在x方向以及y方向上具有長(zhǎng)度的位置檢測(cè)面iv。而且，位置檢測(cè)面iv是在檢測(cè)區(qū)域sa內(nèi)假設(shè)的平面，其為操作后述的虛擬的用戶(hù)接口時(shí)的基準(zhǔn)面。
光掃描部200通過(guò)對(duì)于檢測(cè)區(qū)域sa在y方向上排列在x方向上掃描光束的掃描線，從而掃描檢測(cè)區(qū)域sa。也就是說(shuō)，第一方向?yàn)閤方向，第二方向?yàn)閥方向。位置檢測(cè)裝置a用檢查光掃描檢測(cè)區(qū)域sa。進(jìn)入檢測(cè)區(qū)域sa的使用者的手指fg反射的檢查光被光接收部300接收。光接收部300被配置成僅檢測(cè)來(lái)自檢測(cè)區(qū)域sa內(nèi)的光。即，光接收部300能夠接收光的范圍是檢測(cè)區(qū)域sa，通過(guò)改變光接收部300的設(shè)置場(chǎng)所、能夠接收光的范圍，來(lái)使檢測(cè)區(qū)域sa變化。在本實(shí)施方式中，如上所述，檢測(cè)區(qū)域sa是長(zhǎng)方體形狀，其具有面對(duì)使用者的矩形的面，同時(shí)在使用者看來(lái)在深度方向(深入方向)上具有厚度。然而，不限于此，通過(guò)改變光接收部300，還能夠形成正方形、圓形等的面與使用者相面對(duì)之類(lèi)的檢測(cè)區(qū)域sa。
掃描線是在第一方向上掃描光束的掃描光的線，通過(guò)使用者的手指fg橫切掃描線，從檢查光被使用者的手指fg反射，而產(chǎn)生反射光。而且，在以下的說(shuō)明中，表示使用者的手指fg橫切掃描線時(shí)，當(dāng)做產(chǎn)生了來(lái)自使用者的手指fg的反射光。另外，使用者的手指fg在x方向、y方向、z方向上的位置只要沒(méi)有特別說(shuō)明，均表示使用者的手指fg的前端在x方向的位置、y方向的位置、z方向的上位置。
當(dāng)接收到反射光時(shí)，光接收部300將光接收信號(hào)發(fā)送給處理部400的接收部42。接收部42，獲取由鏡子21進(jìn)行的第一方向的掃描以及第二方向的掃描同步的同步信號(hào)，將光接收信號(hào)與同步信號(hào)相關(guān)聯(lián)并發(fā)送給位置檢測(cè)裝置43。
位置檢測(cè)部43基于光接收信號(hào)和同步信號(hào)，確定接收到光接收信號(hào)時(shí)的掃描的周期和掃描線的序號(hào)。而且，在以下的說(shuō)明中，記載有處理部400獲取掃描的周期、掃描線的信息時(shí)，是指在進(jìn)行了上述這類(lèi)處理后獲取掃描的周期、掃描線的信息。另外，此處，用代表掃描的周期的時(shí)間(可以是掃描開(kāi)始的時(shí)間，也可以是中間的時(shí)間，還可以是結(jié)束的時(shí)間)按時(shí)間順序區(qū)分掃描的周期。
如圖6所示，光接收部300所生成的光接收信號(hào)是脈沖狀信號(hào)，該光接收部300接收使用者的手指fg在檢測(cè)區(qū)域sa內(nèi)橫切掃描線時(shí)的反射光。這是因?yàn)?，掃描線是在x方向上掃描檢查光的光，該光照射在使用者的手指fg上的時(shí)間非常短。檢查光的掃描與鏡子21的擺動(dòng)同步，因此位置檢出部43基于光接收信號(hào)和同步信號(hào)，確定接收到光接收信號(hào)時(shí)的掃描的周期以及使用者的手指fg橫切的掃描線。另外，位置檢測(cè)部43確定接收到光接收信號(hào)的時(shí)間在形成掃描線的期間內(nèi)的位置。位置檢測(cè)部43根據(jù)使用者的手指fg橫切的掃描線的信息(序號(hào))和鏡子21繞第二軸c2擺動(dòng)的角度以及頻率，確定使用者的手指fg在檢測(cè)區(qū)域sa內(nèi)的y方向的位置。另外，位置檢測(cè)部43根據(jù)橫切時(shí)間在掃描線的期間內(nèi)的位置和鏡子21繞第一軸c1擺動(dòng)的角度以及頻率，確定使用者的手指fg在x方向的位置。
例如，如圖6所示，從掃描的期間l401的掃描開(kāi)始，僅在經(jīng)過(guò)時(shí)間h401時(shí)就檢測(cè)出光接收信號(hào)。由此，位置檢測(cè)部43從光接收信號(hào)和同步信號(hào)獲取如下信息，獲取在從掃描的期間l401的開(kāi)始延x方向僅移動(dòng)移動(dòng)時(shí)間h401后的位置處使用者的手指fg橫切掃描線l401。然后，位置檢測(cè)部43根據(jù)鏡子21的擺動(dòng)的角度以及速度，通過(guò)確定掃描線l401的y方向的位置以及從掃描的期間l401的開(kāi)始位置經(jīng)過(guò)時(shí)間h401時(shí)檢查光的掃描位置，從而檢測(cè)出在x方向上的位置。
接著參照附圖說(shuō)明z方向的位置的檢測(cè)。圖7是表示用檢查光掃描檢測(cè)區(qū)域的狀態(tài)的圖。圖8是表示使用者的手指反射的光的光接收狀態(tài)的圖。圖7是從側(cè)面觀察檢測(cè)區(qū)域sa的圖，表示檢查光掃描檢測(cè)區(qū)域sa的狀態(tài)，同時(shí)以時(shí)間順序依次表示使用者的手指fg進(jìn)入檢測(cè)區(qū)域sa的情況。需要說(shuō)明的是，在圖7中，將檢測(cè)區(qū)域sa的使用者側(cè)的界面設(shè)為第一界面sa1，將與使用者相對(duì)側(cè)的界面設(shè)為第二界面sa2。
如圖7所示，位置檢測(cè)面iv配置于檢測(cè)區(qū)域sa的厚度方向(z方向)的大致中央部分。而且，光掃描部200用檢查光對(duì)檢測(cè)區(qū)域sa的位置檢測(cè)區(qū)域iv在厚度方向(z方向)上投影得到的區(qū)域的全部進(jìn)行掃描。如圖7所示，掃描檢測(cè)區(qū)域sa的檢查光相對(duì)于檢測(cè)區(qū)域sa的第一界面sa1(第二界面sa2)以照射角度θ傾斜。該檢查光的照射角度θ將在下文中描述。
為了方便說(shuō)明，在圖7中用30根掃描線來(lái)掃描檢測(cè)區(qū)域sa，但實(shí)際上用更多的(例如，如圖6所示，800根)掃描線來(lái)掃描。而且，大寫(xiě)字母“n”與數(shù)字的組合與圖6的大寫(xiě)字母“l(fā)”與數(shù)字的組合意思相同，其表示掃描線。即，將30根掃描線設(shè)為n1～n30進(jìn)行說(shuō)明。
在圖7中，使用者的手指fg的前端從檢測(cè)區(qū)域sa的外側(cè)，朝向到達(dá)第一界面sa1的位置p0、與位置檢測(cè)面iv接觸的位置p1、到達(dá)第二界面sa2的位置p2、越過(guò)第二界面sa2的位置p3移動(dòng)。
圖8表示用30根掃描線的每一次掃描中光接收部300接收的光。而且，縱方向分別示出30根掃描線，橫方向上將排列并掃描了全部的30根掃描線時(shí)作為一次掃描，按時(shí)間順序排列并配置每個(gè)掃描的周期。這里，用時(shí)間t0～t6表示各掃描的周期，但該時(shí)間t0～t6并不表示時(shí)刻，而表示掃描一次檢查區(qū)域sa的周期在時(shí)間順序上的位置。而且，圖8中，對(duì)于在各時(shí)間t0～t6中掃描的檢查光中的被使用者的手指fg反射并且被光接收部300接收的光，通過(guò)涂黑對(duì)應(yīng)的檢查光予以表示。
當(dāng)使用者的手指fg處于比p0還離開(kāi)檢測(cè)區(qū)域sa的位置時(shí)，雖然使用者的手指fg有時(shí)會(huì)橫切掃描線，但是由于橫切掃描線的部分為檢測(cè)區(qū)域sa之外，因此光接收部300不接收反射光。因此，沒(méi)有獲取光接收信號(hào)時(shí)，處理部400判斷使用者的手指fg在檢測(cè)區(qū)域sa的外側(cè)。
如圖7所示，使用者的手指fg在位置p0時(shí)，使用者的手指fg橫切比掃描線n13更位于前方(小序號(hào))的掃描線。使用者的手指fg位于位置p0時(shí)，為接觸第一界面sa1的狀態(tài)，光接收部300僅接收使用者的手指fg橫切掃描線n13時(shí)的反射光。光接收部300若接收反射光則將光接收信號(hào)發(fā)送給處理部400。
處理部400基于光接收信號(hào)的接收，確認(rèn)是各掃描的周期(t0～t6)中的哪一個(gè)，同時(shí)根據(jù)上述期間的信息確定使用者的手指fg橫切的掃描線(n13)。若將使用者的手指fg位于位置p0時(shí)的掃描的周期設(shè)為時(shí)間t0，則處理部400判斷使用者的手指fg橫切了時(shí)間t0的掃描周期時(shí)的掃描線n13。若示意性地圖示該情況，則如圖8所示。在圖8中，在時(shí)間t0時(shí)的掃描線n13上顯示標(biāo)識(shí)mk1，該標(biāo)識(shí)mk1表示檢測(cè)出使用者的手指fg。
如圖7所示，各掃描線與第一界面sa1交叉的部分在y方向上的位置分別獨(dú)立。因此，處理部400基于使用者的手指fg接觸第一界面sa1時(shí)橫切的掃描線，確定使用者的手指fg與第一界面sa1的接觸點(diǎn)在第一接觸面sa1中在y方向上的位置。
而且，當(dāng)使用者的手指fg在檢測(cè)區(qū)域sa內(nèi)橫切多根掃描線時(shí)，使用者的手指fg離第一界面sa1最近的部分橫切最前方的掃描線。因此，在接收到最初的光接收信號(hào)時(shí)判斷出橫切了多根掃描線時(shí)，基于最前方的掃描線，判斷與第一界面sa1的接觸點(diǎn)在第一界面sa1中在y方向上的位置。
之后，若使用者的手指fg從位置p0(t0)移動(dòng)到位置p1(t1)，則使用者的手指fg橫切比掃描線n15更前方的掃描線。在時(shí)間t1的周期時(shí)，如在圖8中所表示的用于示出以掃描線n13、n14、n15檢測(cè)的標(biāo)識(shí)mk2。光接收部300接收使用者的手指fg橫切掃描線n13、n14、n15而產(chǎn)生的反射光，并將光接收信號(hào)發(fā)送給處理部400。
處理部400在時(shí)間t1的掃描周期時(shí)判斷使用者的手指fg橫切掃描線n13、n14、n15。根據(jù)使用者的手指fg橫切掃描線n13、n14、n15，處理部400能夠確定使用者的手指fg的前端在z方向上的位置。也就是說(shuō)，處理部400判斷使用者的手指fg從第一界面sa1在z方向上前進(jìn)了兩根掃描線的距離。由此，處理部400檢測(cè)出進(jìn)入檢測(cè)區(qū)域sa的使用者的手指fg從第一界面sa1開(kāi)始在z方向上的位置。
進(jìn)一步，若使用者的手指fg從位置p1(t1)移動(dòng)到位置p2(t2)，則使用者的手指fg橫切比掃描線n17更前方的掃描線。在時(shí)間t2的掃描時(shí)，如在圖8中所表示的用于示出以掃描線n13～n17檢測(cè)的標(biāo)識(shí)mk3。然后，光接收部300接收使用者的手指fg橫切掃描線n13～n17而產(chǎn)生的反射光，并將光接收信號(hào)發(fā)送給處理部400。
處理部400在時(shí)間t2的掃描的周期時(shí)判斷使用者的手指fg橫切掃描線n13～n17。根據(jù)使用者的手指fg橫切掃描線n13～n17，處理部400能夠確定使用者的手指fg的前端在z方向上的位置。也就是說(shuō)，處理部400判斷使用者的手指fg從第一界面sa1在z方向上前進(jìn)了4根掃描線的距離。
然后，若使用者的手指fg從位置p2(t2)移動(dòng)到位置p3(t3)，則使用者的手指fg切割比掃描線n19更前方的掃描線。使用者的手指fg的前端從第二界面sa伸出，在檢測(cè)區(qū)域sa內(nèi)橫切掃描線n13～n17(參照?qǐng)D7)。使用者的手指fg橫切n18、n19的位置在檢測(cè)區(qū)域sa的外側(cè)。因此，在時(shí)間t3的掃描中，如在圖8中所表示的用于示出以掃描線n13～n17檢測(cè)的標(biāo)識(shí)mk4所示。光接收部300接收使用者的手指fg橫切掃描線n13～n17而產(chǎn)生的反射光，并將光接收信號(hào)發(fā)送給處理部400。
與之前的時(shí)間t2相比，使用者的手指fg橫切的掃描線沒(méi)有變化。因此，處理部400判斷使用者的手指fg的前端從第二界面sa2伸出到檢測(cè)區(qū)域sa的外側(cè)。
在位置檢測(cè)裝置a中，用使用者的手指fg橫切的掃描線的根數(shù)來(lái)確定使用者的手指fg在z方向上的位置。而且，掃描線在z方向上的排列數(shù)越多(分辨率越高)，則越能夠提高z方向的位置的檢測(cè)精度。此處，在位置檢測(cè)裝置a中，減小檢測(cè)光相對(duì)于檢測(cè)區(qū)域sa的第一界面sa1以及第二界面sa2的照射角度θ，在z方向上排列更多的掃描線，即提高分辨率。而且，大多數(shù)情況下根據(jù)光束的直徑或光掃描部200的擺動(dòng)頻率照射角度θ存在最佳值，因此優(yōu)選將照射角度θ設(shè)為該最佳值或接近最佳值。
如上所述，由于檢查光的照射角度θ是一定的，因此在檢測(cè)區(qū)域sa內(nèi)的第一界面sa1和位置檢測(cè)面iv之間在z方向上排列的掃描線的根數(shù)是一定的(此處，為3根)。因此，處理部400基于來(lái)自光接收部300的光接收信號(hào)，判斷使用者的手指fg橫切3根掃描線時(shí)，使用者的手指fg的前端到達(dá)位置檢測(cè)面iv。
例如，有時(shí)使用者的手指fg位于位置p4，該位置p4是在y方向上比位置p1更向掃描線n1側(cè)移動(dòng)的位置。此時(shí)，雖然使用者的手指fg橫切比掃描線n11更前方的掃描線，但是處于檢測(cè)區(qū)域sa內(nèi)的掃描線是n9、n10、n11這三根。因此，處理部400基于光接收信號(hào)判斷位于位置p4的使用者的手指fg的前端在z方向上位置與位置p1相同。而且，由于在檢測(cè)區(qū)域sa內(nèi)使用者的手指fg切割的最前方的掃描線是n9，因此判斷使用者的手指fg在y方向上位于比位置p1更朝向n1方向偏移4根掃描線的距離的位置。
如上所示，在位置檢測(cè)裝置a中，處理部400基于來(lái)自光接收部300的光接收信號(hào)，確定使用者的手指fg橫切的掃描線，根據(jù)該掃描線的信息檢測(cè)出使用者的手指fg在檢測(cè)區(qū)域sa內(nèi)在x方向、y方向、z方向的位置。而且，x方向的位置、y方向的位置、z方向的位置例如可列舉在檢測(cè)區(qū)域sa用確定的(x，y，z)坐標(biāo)指定的位置，但不限于此。
如上所述，在位置檢測(cè)裝置a中，在每個(gè)掃描的周期中(例如，時(shí)間t0～t6)，檢測(cè)檢測(cè)區(qū)域sa的內(nèi)部的使用者的手指的位置。位置檢測(cè)部43基于在各掃描的周期中檢測(cè)的使用者的手指fg的位置(x，y，z)坐標(biāo)，能夠獲取使用者的手指fg的移動(dòng)(軌跡)的信息。然后，位置檢測(cè)部43基于移動(dòng)的信息，判斷檢測(cè)區(qū)域sa內(nèi)的使用者的手指的移動(dòng)。
例如，從圖7的位置p0(t0)移動(dòng)到位置p1(t1)時(shí)，使用者的手指fg橫切的掃描線的根數(shù)從1根變?yōu)?根。即，使用者的手指fg向厚度方向(z方向)的深入移動(dòng)時(shí)，掃描的周期變化，因而使用者的手指fg橫切的掃描線的根數(shù)變多。若每個(gè)掃描的周期的使用者的手指fg橫切的掃描線的根數(shù)變多，則位置檢測(cè)部43判斷使用者的手指fg在檢測(cè)區(qū)域sa的內(nèi)部朝向z方向深入前進(jìn)。相反，使用者的手指fg橫切的掃描線的根數(shù)減少時(shí)，位置檢測(cè)部43判斷使用者的手指fg在檢測(cè)區(qū)域sa內(nèi)在z方向上朝向拔出手指的方向移動(dòng)。
另外，使用者的手指fg在重疊于位置檢測(cè)面iv的位置p1(t1)處停止時(shí)，即使掃描的周期改變(即使重復(fù)進(jìn)行多次掃描)，使用者的手指fg橫切的掃描線也是n13、n14、n15這3根。即使掃描的周期改變(即使重復(fù)多次掃描)而使用者的手指fg橫切的掃描線的根數(shù)也不變化時(shí)，位置檢測(cè)部43判斷使用者的手指fg停止。
而且，在檢測(cè)空間sa內(nèi)不支撐使用者的手指fg而使其停止時(shí)，存在使用者的手指fg搖晃且橫切的掃描線的根數(shù)變化的情況。大多情況下這類(lèi)使用者的手指fg的搖晃導(dǎo)致的橫切的掃描線的根數(shù)的變化小。因此，伴隨著掃描周期的變化(重復(fù)進(jìn)行多次掃描)而變化的根數(shù)在預(yù)定的值(閾值)以下時(shí)，位置檢測(cè)部43可以判斷使用者的手指停止。
另外，通過(guò)檢測(cè)每周期的手指fg的位置(x，y，z)坐標(biāo)，還能夠獲取手指fg的移動(dòng)速度。位置檢測(cè)裝置43基于掃描線的信息的每周期的變化，檢測(cè)使用者的手指fg的停止，因此也可以說(shuō)位置檢測(cè)部43在使用者的手指fg的移動(dòng)速度在規(guī)定值以下時(shí)判斷手指fg停止。
參照附圖說(shuō)明操作虛擬的用戶(hù)接口的情況。圖9是表示在操作顯示于位置檢測(cè)面的虛擬用戶(hù)接口的狀態(tài)下的用戶(hù)的手指的圖，圖10是表示位置檢測(cè)面的坐標(biāo)系中的使用者的手指的前端的坐標(biāo)的圖。需要說(shuō)明的是，位置檢測(cè)面iv的坐標(biāo)系是指由檢測(cè)區(qū)域sa中的坐標(biāo)(x，y，z)形成的垂直于位置檢測(cè)面iv的垂線與位置檢測(cè)面iv的交點(diǎn)的x坐標(biāo)和y坐標(biāo)。
空間輸入裝置ip通過(guò)檢測(cè)出檢測(cè)區(qū)域sa內(nèi)部的使用者的手指fg(指示物)來(lái)識(shí)別虛擬的用戶(hù)接口的輸入操作。此處，在使用者看來(lái)，在位置檢測(cè)面iv上顯示虛擬的鍵盤(pán)，使用者進(jìn)行在z方向上按壓鍵盤(pán)的按鍵的操作。另外，位置檢測(cè)面iv是與第一界面sa1以及第二界面sa2平行的平面，配置在檢測(cè)區(qū)域sa的大致中央。
在通常的具備機(jī)械動(dòng)作的按鍵的鍵盤(pán)的情況下，使用者可識(shí)別手指接觸按鍵。然后，通過(guò)按壓按鍵使按鍵操作物理性開(kāi)關(guān)，進(jìn)行輸入操作。此時(shí)，按鍵限制使用者的手指的按壓操作(移動(dòng))。
另一方面，在操作虛擬的鍵盤(pán)時(shí)，按鍵實(shí)際上沒(méi)有在該位置處，而僅能看到按鍵的圖像。因此，使用者移動(dòng)使用者的手指fg，以對(duì)其認(rèn)為存在按鍵的位置進(jìn)行操作。處理部400根據(jù)使用者的手指fg橫切的掃描線的序號(hào)和根數(shù)檢測(cè)出使用者的手指fg的位置(移動(dòng))。然后，處理部400根據(jù)反復(fù)進(jìn)行掃描時(shí)的使用者的手指fg橫切的掃描線的變化檢測(cè)出使用者的手指fg在檢測(cè)區(qū)域sa內(nèi)的移動(dòng)(軌跡)。
在位置檢測(cè)裝置a中檢測(cè)出進(jìn)入檢測(cè)區(qū)域sa內(nèi)的使用者的手指fg與位置檢測(cè)面iv接觸時(shí)，識(shí)別為使用者的手指fg與虛擬的鍵盤(pán)接觸。當(dāng)處于使用者的手指fg沒(méi)有與位置檢測(cè)面iv接觸的狀態(tài)時(shí)，處理部400判斷使用者的手指fg處于沒(méi)有操作虛擬鍵盤(pán)的狀態(tài)。然后，使用者的手指fg與位置檢測(cè)面iv接觸后，位置檢測(cè)部43基于使用者的手指fg在檢測(cè)區(qū)域sa內(nèi)的位置信息(坐標(biāo)信息)，檢測(cè)出使用者的手指在位置檢測(cè)面iv上的位置信息(坐標(biāo)信息)。處理部400基于在位置檢測(cè)面iv上形成的虛擬鍵盤(pán)的信息(例如，各按鍵在位置檢測(cè)面iv上的位置信息)和使用者的手指fg在位置檢測(cè)面上的位置信息，識(shí)別使用者的手指fg對(duì)虛擬鍵盤(pán)的輸入操作。
例如，如圖10所示，說(shuō)明按壓輸入在位置檢測(cè)面iv上顯示的虛擬鍵盤(pán)的位置tp1(x1，y1，z1)處所顯示的按鍵ky的情況。
使用者大多情況下可正確地識(shí)別在位置檢測(cè)面iv上顯示的按鍵ky的位置(xy平面上的位置)，使用者大多正確地用使用者的手指fg觸碰位置檢測(cè)面iv的操作對(duì)象的顯示按鍵ky的位置。另一方面，在虛擬的鍵盤(pán)上，由于沒(méi)有觸感，因此使用者難以識(shí)別深入方向上(z方向)的位置，在大多數(shù)情況下使用者的手指fg與位置檢測(cè)面iv接觸后進(jìn)一步向z方向移動(dòng)而停止。
使用者的手指fg的前端在位置tp1處與位置檢測(cè)面iv重合。使用者的手指fg在z方向上移動(dòng)，從位置tp1移動(dòng)到位置tp11(x1，y1，z2)。此時(shí)，由于使用者的手指fg在位置檢測(cè)面iv上的位置是垂線與位置檢測(cè)面iv重合的點(diǎn)，因此為(x1，y1，z1)。即，使用者的手指fg在z方向上正確地移動(dòng)時(shí)，即使使用者的手指fg的前端的停止位置有偏差，位置檢測(cè)面iv上的使用者的手指fg的坐標(biāo)也不會(huì)變化。因此，即使使用者的手指fg的前端在z方向上的位置稍微有偏差，也能夠正確地進(jìn)行虛擬鍵盤(pán)的操作。
但是，即使使用者想要在z方向上移動(dòng)手指fg，實(shí)際上有時(shí)也會(huì)在與z方向不同的方向上移動(dòng)。例如，如圖10所示，使用者的手指fg在位置tp1處與位置檢測(cè)面iv接觸，此后，在位置tp2(x2，y2，z2)處停止。在位置tp2(x2，y2，z2)處停止的情況下，使用者的手指fg在位置tp2處停止時(shí)在位置檢測(cè)面iv上的位置如圖10所示，有時(shí)會(huì)從按鍵ky偏移。
因此，由位置檢測(cè)部43檢測(cè)出使用者的手指fg的位置的信息(坐標(biāo)信息)，位置修正部44根據(jù)該位置信息對(duì)由使用者的手指fg在z方向上的偏移產(chǎn)生的在位置檢測(cè)面iv上的位置偏移進(jìn)行修正。以下，說(shuō)明位置修正部44進(jìn)行的位置修正的方法。如圖9所示，使用者的手指fg從位置tp0(進(jìn)入檢測(cè)區(qū)域sa的位置)朝向位置檢測(cè)面iv移動(dòng)，橫切位置檢測(cè)面iv經(jīng)過(guò)位置tp1(x1，y1，z1)，到達(dá)位置tp2(x2，y2，z2)。
位置檢測(cè)部43如上所述，基于使用者橫切掃描線的信息(序號(hào)、根數(shù))，檢測(cè)出使用者的手指fg與位置檢測(cè)面iv接觸的坐標(biāo)，即檢測(cè)出位置tp1的坐標(biāo)。然后，位置檢測(cè)部43將各掃描的周期中檢測(cè)的使用者的手指fg的位置的信息(坐標(biāo))發(fā)送給位置修正部44。然后，位置檢測(cè)部43根據(jù)橫切的掃描線的根數(shù)的變化檢測(cè)使用者的手指fg停止在z方向上移動(dòng)。即，位置檢測(cè)部43若判斷使用者的手指fg停止在z方向上移動(dòng)，則將該位置(位置tp2)的坐標(biāo)發(fā)送給位置修正部44。
位置修正部44將從位置tp1到位置tp2的使用者的手指fg的軌跡作為直線，對(duì)使用者的手指fg在z方向從位置檢測(cè)面iv偏移時(shí)的在位置檢測(cè)面iv上的位置(坐標(biāo))進(jìn)行修正。若將位置檢測(cè)面iv上的使用者的手指fg的x方向的修正公式設(shè)為fx(x,z)，y方向的修正公式設(shè)為fy(y,z)，將修正系數(shù)設(shè)為cx、cy，則
fx(x,z)＝x-(z-z1)×cx
fy(y,z)＝y(tǒng)-(z-z1)×cy
其中，
cx＝(x2-x1)/(z2-z1)
cy＝(y2-y1)/(z2-z1)
利用這樣的計(jì)算公式，隨著使用者的手指fg在z方向上的偏移，進(jìn)行x方向、y方向的位置修正。fx(x,z)以及fy(y,z)是求解修正值的公式，位置修正部44使用由修正公式求出的修正值對(duì)使用者的手指fg的坐標(biāo)進(jìn)行修正。而且，存在位置tp1和位置tp2的偏移較小的情況。在這種情況下，也可以基于周期內(nèi)的另外的掃描的坐標(biāo)(例如，使用者的手指fg進(jìn)入檢測(cè)區(qū)域sa的位置tp0，參照?qǐng)D9)，求出修正系數(shù)cx、cy。另外，雖然詳細(xì)情況將在下文描述，但是一直使用該修正系數(shù)cx、cy直到使用者的手指fg從檢測(cè)區(qū)域sa拿走為止。
如上所述，位置檢測(cè)部43對(duì)伴隨著使用者的手指fg在z方向上的偏移的位置檢測(cè)面iv內(nèi)的位置的偏移進(jìn)行修正。然后，進(jìn)行位置檢測(cè)面iv內(nèi)的使用者的手指fg的位置偏移的修正，同時(shí)將該修正后的位置的信息發(fā)送給主控制裝置cnt。主控制裝置cnt基于在位置檢測(cè)面iv上顯示的虛擬用戶(hù)接口的信息(按鍵排列、坐標(biāo)等)和使用者的手指fg在位置檢測(cè)面iv上的修正位置，識(shí)別輸入操作。
以下，表示在本發(fā)明所涉及的空間輸入裝置中對(duì)虛擬的用戶(hù)接口進(jìn)行輸入操作的步驟。圖11是利用了本發(fā)明所涉及的空間輸入裝置的輸入操作的流程圖。
如上所述，通過(guò)使用者的手指fg在檢測(cè)區(qū)域sa內(nèi)橫切掃描線，光接收部300接收反射光并生成光接收信號(hào)，同時(shí)將光接收信號(hào)發(fā)送給處理部400。處理部400的接收部42接收光接收信號(hào)，從而檢測(cè)出使用者的手指fg(指示物)進(jìn)入檢測(cè)區(qū)域sa內(nèi)(步驟s1)。接收部42將光接收信號(hào)和同步信號(hào)關(guān)聯(lián)并發(fā)送給位置檢測(cè)部43。
位置檢測(cè)部43基于光接收信號(hào)和同步信號(hào)，獲取檢測(cè)區(qū)域sa的檢查光每進(jìn)行一次掃描時(shí)使用者的手指fg橫切的掃描線的信息(序號(hào)、根數(shù))。然后，位置檢測(cè)部43檢測(cè)出使用者的手指fg在檢測(cè)位置sa內(nèi)的位置(步驟s2)。
如上所述，位置檢測(cè)部43在確認(rèn)使用者的手指fg停止移動(dòng)時(shí)，基于使用者的手指fg的位置，對(duì)使用者的手指fg在位置檢測(cè)面iv上的位置進(jìn)行修正(步驟s3)。位置的修正的計(jì)算如上所述。然后，進(jìn)行用于固定使用者的手指fg在位置檢測(cè)面iv上的位置的位置固定處理(步驟s4)。位置固定處理的詳細(xì)情況將在下文描述。
然后，處理部400經(jīng)由外部輸出部45將固定的使用者的手指fg在位置檢測(cè)面iv上的位置的信息(坐標(biāo))通知給主控制裝置cnt(步驟s5)。主控制裝置cnt基于使用者的手指fg在位置檢測(cè)面iv上的位置的信息和在位置檢測(cè)面iv上顯示的虛擬的用戶(hù)接口的信息，識(shí)別使用者進(jìn)行的輸入操作。例如，對(duì)虛擬鍵盤(pán)進(jìn)行輸入操作時(shí)，基于虛擬的鍵盤(pán)的信息(按鍵排列、各按鍵在位置檢測(cè)面iv上的坐標(biāo))，識(shí)別使用者的手指fg進(jìn)行的虛擬鍵盤(pán)的輸入。
然后，主控制裝置cnt確認(rèn)是否結(jié)束使用了虛擬的用戶(hù)接口的輸入操作(步驟s6)，不結(jié)束時(shí)(在步驟s6中為否時(shí))返回到檢測(cè)指示物的步驟(步驟s1)。另外，結(jié)束使用虛擬的用戶(hù)接口的輸入操作時(shí)(步驟s6為是時(shí))，結(jié)束處理。需要說(shuō)明的是，作為結(jié)束輸入操作的情況可列舉：輸入了用于確認(rèn)確定、中止(取消)等使用者的意圖的按鍵的情況、預(yù)定的輸入完成的情況、或者檢測(cè)出使用者的手指fg從位置檢測(cè)面iv離開(kāi)的情況。但是，不限于此。
接著，參照附圖說(shuō)明位置修正的處理(步驟s3)的詳細(xì)情況。圖12是表示對(duì)使用者的手指的位置進(jìn)行修正的處理的流程圖。如圖12所示，位置檢測(cè)部43檢測(cè)用于顯示虛擬鍵盤(pán)的位置檢測(cè)面iv在檢測(cè)區(qū)域sa中在z方向上的位置(步驟s301)。此處，位置檢測(cè)面iv在z方向上的深度是從第一界面sa1到位置檢測(cè)面iv為止在z方向上的距離。需要說(shuō)明的是，在本實(shí)施方式中，能夠通過(guò)使用者的手指fg橫切掃描線的根數(shù)來(lái)確定使用者的手指fg的進(jìn)入深度、前端到達(dá)的深度。因此，位置檢測(cè)部43獲取從第一界面sa1到位置檢測(cè)面iv之間在z方向上排列的掃描線的根數(shù)(圖7中為3根)。
位置檢測(cè)部43在每個(gè)掃描的周期中，檢測(cè)使用者的手指fg橫切的掃描線的信息，根據(jù)使用者的手指fg橫切的掃描線的信息(序號(hào)、根數(shù))來(lái)確認(rèn)使用者的手指fg是否到達(dá)位置檢測(cè)面iv(步驟s302)。而且，位置檢測(cè)部43將使用者的手指fg橫切的掃描線的根數(shù)與從第一界面sa1到位置檢測(cè)面iv為止配置的掃描線的根數(shù)進(jìn)行比較，判斷使用者的手指fg是否到達(dá)位置檢測(cè)面iv。需要說(shuō)明的是，位置檢測(cè)部43無(wú)論判斷出使用者的手指fg是否到達(dá)位置檢測(cè)面iv，都將使用者的手指fg的前端的位置發(fā)送給位置修正部44。
位置檢測(cè)部43判斷使用者的手指fg沒(méi)有到達(dá)位置檢測(cè)面iv時(shí)(步驟s302中為否時(shí))，位置修正部44將當(dāng)前的使用者的手指fg的前端的位置設(shè)為位移基準(zhǔn)點(diǎn)(步驟s303)。需要說(shuō)明的是，位移基準(zhǔn)點(diǎn)是指使用者的手指fg越過(guò)位置檢測(cè)面iv在z方向上移動(dòng)時(shí)的進(jìn)行x方向以及y方向的修正的基準(zhǔn)點(diǎn)。例如，是使用者的手指fg最初與位置檢測(cè)面iv重合的點(diǎn)，使用者的手指fg越過(guò)位置檢測(cè)面iv在z方向上移動(dòng)后，與圖10所示的位置tp1相同。
由于使用者的手指fg沒(méi)有越過(guò)位置檢測(cè)面iv，使用者的手指fg沒(méi)有處在進(jìn)行虛擬鍵盤(pán)的操作的階段，因此位置修正部44不進(jìn)行使用者的手指fg在位置檢測(cè)面iv上的位置的修正，返回到主處理的位置固定處理(步驟s4)。需要說(shuō)明的是，使用者的手指fg的前端到達(dá)位置檢測(cè)面iv時(shí)，通過(guò)步驟s303更新位移基準(zhǔn)點(diǎn)。
另外，使用者的手指fg越過(guò)位置檢測(cè)面iv在z方向上移動(dòng)時(shí)(步驟s302中為是時(shí))，位置檢測(cè)部43確認(rèn)使用者的手指fg正在進(jìn)行在z方向上進(jìn)入的動(dòng)作(步驟s304)。如上所述，位置檢測(cè)部43通過(guò)每次重復(fù)進(jìn)行掃描而檢測(cè)的使用者的手指fg橫切的掃描線的根數(shù)的變化來(lái)判斷使用者的手指fg是否正在z方向上移動(dòng)，換言之，進(jìn)行使用者的手指fg是否停止的判斷。
使用者的手指fg正在進(jìn)行進(jìn)入動(dòng)作時(shí)(使用者的手指沒(méi)有停止：步驟s304中為是時(shí))，基于當(dāng)前的使用者的手指fg的位置信息和位移基準(zhǔn)點(diǎn)的位置信息，設(shè)置x方向的修正系數(shù)cx以及y方向的修正系數(shù)cy(步驟s305)。需要說(shuō)明的是，在上述的修正計(jì)算的公式中，將位移基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)為位置tp1，將當(dāng)前的位置設(shè)為位置tp2，根據(jù)此時(shí)的各坐標(biāo)使用上述公式算出修正系數(shù)cx、cy并將該值存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部47中。位置修正部44重復(fù)進(jìn)行修正系數(shù)cx、cy的計(jì)算，直到使用者的手指fg的移動(dòng)停止為止。而且，每次計(jì)算出新的修正系數(shù)cx、cy時(shí)在存儲(chǔ)部47上覆蓋舊的修正系數(shù)cx、cy。
結(jié)束修正系數(shù)cx、cy的計(jì)算后(步驟s305之后)或進(jìn)入操作結(jié)束時(shí)(步驟s304中為否時(shí))，位置修正部44利用修正系數(shù)，進(jìn)行使用者的手指fg在位置檢測(cè)面iv中的位置的修正計(jì)算(步驟s306)。需要說(shuō)明的是，作為進(jìn)入操作結(jié)束的情況，包括使用者的手指fg停止的情況、使用者的手指fg暫時(shí)進(jìn)入檢測(cè)區(qū)域sa中后又進(jìn)行其他的動(dòng)作(例如，虛擬鍵盤(pán)的其他按鍵的操作)的情況。
位置修正部44基于使用者的手指fg在z方向上的偏移，進(jìn)行位置檢測(cè)面iv上的位置的x方向以及y方向的坐標(biāo)的修正。然后，位置修正部44將步驟s306中計(jì)算出的修正位置的坐標(biāo)設(shè)為使用者的手指fg在位置檢測(cè)面iv上的位置(步驟s307)。之后，返回到主處理的位置固定處理(s4)。
在步驟s3的處理中進(jìn)行位置修正后，基于修正的位置信息進(jìn)行位置固定處理(步驟s4)。圖13是表示位置固定處理的詳細(xì)情況的流程圖。說(shuō)明位置固定處理。
例如，如圖10所示，使用者的手指fg與位置檢測(cè)面iv接觸的點(diǎn)(位置tp1)在位置檢測(cè)面iv上的位置在操作對(duì)象的按鍵ky的范圍內(nèi)。另一方面，位置tp2在位置檢測(cè)面iv上的修正位置在操作對(duì)象的按鍵ky的范圍之外。若使用者的手指fg在位置tp2處停止，則位置修正部44將位置tp2的修正后的位置(坐標(biāo))發(fā)送到主控制裝置cnt作為使用者的手指fg在位置檢測(cè)面iv上的操作位置。由于主控制裝置cnt接收的使用者的手指fg在位置檢測(cè)面iv上的位置(操作位置)偏離按鍵ky的位置，因此無(wú)法正確進(jìn)行輸入操作。
因此，位置檢測(cè)裝置a的處理部400的位置修正部44利用使用者的手指fg最初與位置檢測(cè)面iv重合的點(diǎn)的精度高這一點(diǎn)，之后即使位置偏移，也會(huì)將使用者的手指fg在位置檢測(cè)面iv上的位置固定為最初重合的位置(稱(chēng)為保持)。將該最初重合的位置設(shè)為保持點(diǎn)。另外，將從保持點(diǎn)開(kāi)始一定半徑的圓稱(chēng)為保持圓ch。
使用者的手指fg在z方向上的移動(dòng)靜止時(shí)的在位置檢測(cè)面iv上的修正位置在保持圓ch內(nèi)時(shí)，可認(rèn)為使用者移動(dòng)使用者的手指fg以使手指接觸保持點(diǎn)。另一方面，使用者的手指fg在z方向上的移動(dòng)靜止時(shí)使用者的手指fg在位置檢測(cè)面iv上的修正位置偏離保持圓ch時(shí)，判斷使用者的手指fg想要對(duì)配置在當(dāng)前的保持點(diǎn)之外的點(diǎn)上的按鍵進(jìn)行操作，并且不進(jìn)行保持。以下說(shuō)明位置固定處理的詳細(xì)情況。
如圖13所示，確認(rèn)位置修正部44是否對(duì)使用者的手指fg在位置檢測(cè)面iv上的位置進(jìn)行了修正(步驟s401)。沒(méi)有進(jìn)行修正時(shí)(步驟s401中為否時(shí))，位置修正部44判斷使用者的手指fg沒(méi)有到達(dá)位置檢測(cè)面iv，返回到主處理的位置通知(步驟s5)。判斷進(jìn)行了修正時(shí)(在步驟s401中為是時(shí))，位置修正部44確認(rèn)是否在使用者的手指fg剛到達(dá)位置檢測(cè)面iv之后(步驟s402)。
如上所述，對(duì)在位置檢測(cè)面iv上顯示的虛擬用戶(hù)接口進(jìn)行操作時(shí)，利用在大多情況下使用者的手指fg最初與位置檢測(cè)面iv重合的位置的精度高這一點(diǎn)。因此，確認(rèn)是在使用者的手指fg剛到達(dá)位置檢測(cè)面iv之后。
在使用者的手指fg剛到達(dá)位置檢測(cè)面iv之后時(shí)(步驟s401中為是時(shí))，位置修正部44將當(dāng)前的位移基準(zhǔn)點(diǎn)(位置tp1)確定為保持點(diǎn)(步驟s403)，開(kāi)始進(jìn)行保持設(shè)置(步驟s404)。
并非是在使用者的手指fg剛到達(dá)位置檢測(cè)面iv之后時(shí)(步驟s401中為否時(shí))，位置修正部44確認(rèn)是否正在進(jìn)行保持設(shè)置(步驟s405)。沒(méi)有進(jìn)行保持設(shè)置時(shí)(步驟s405中為否時(shí))，位置修正部44將修正位置設(shè)置為操作位置(步驟s410)，返回到主操作的位置通知(s5)。此處操作位置是指用于操作虛擬用戶(hù)接口時(shí)的使用者的手指fg在位置檢測(cè)面iv上的位置，是通過(guò)主處理的位置通知(步驟s5)通知給主控制裝置cnt的位置。
進(jìn)行了保持設(shè)置時(shí)(步驟s404)或者正在進(jìn)行保持設(shè)置時(shí)(在步驟s405中為是時(shí))，確認(rèn)修正位置是否在保持圓ch內(nèi)。因此，位置修正部44算出使用者的手指fg在位置檢測(cè)面iv上的位置的修正位置與保持點(diǎn)之間的位置位移量(步驟s406)。
存在使用者的手指fg操作虛擬鍵盤(pán)的情況、和調(diào)整使用者的手指fg的位置的情況。在這種情況下，存在在使用者的意圖下移動(dòng)使用者的手指fg以使操作位置偏離保持點(diǎn)的情況。
因此，位置修正部44確認(rèn)位置位移量是否在預(yù)定的閾值以下(步驟s407)。位置位移量大于閾值時(shí)(步驟s407中為否時(shí))，判斷使用者故意將手指fg在位置檢測(cè)面iv上的位置從保持點(diǎn)移開(kāi)較大距離，并結(jié)束保持設(shè)置(步驟s409)。然后，將修正位置設(shè)置為操作位置(步驟s410)，返回到主處理的位置通知(步驟s5)。
位置位移量在閾值以下時(shí)(步驟s407中為是時(shí))，位置修正部44判斷操作位置相對(duì)于保持點(diǎn)的位移是由于使用者的手指fg在z方向上的偏移而產(chǎn)生的x方向以及(或)y方向的偏移。位置修正部44將保持點(diǎn)設(shè)為操作位置(步驟s408)，返回到主處理的位置通知(步驟s5)。
通過(guò)以上這樣的控制，能夠正確地進(jìn)行使用了虛擬的用戶(hù)接口(鍵盤(pán))的輸入操作。例如，如圖10所示，使用者的手指fg隨著在z方向上的移動(dòng)而在x方向以及y方向上偏移時(shí)，將操作位置保持為使用者的手指fg最初與位置檢測(cè)面iv重合的位置tp1。由此，即使使用者的手指fg(指示物)在z方向上的位置偏移，也能夠抑制使用者的手指fg在位置檢測(cè)面iv上的位置在x方向以及(或)y方向上的偏移。由此，能夠提高使用在位置檢測(cè)面iv上顯示的虛擬用戶(hù)接口進(jìn)行的輸入操作的精度。需要說(shuō)明的是，在本實(shí)施方式中，由于指示物在z方向上的偏差，導(dǎo)致位置檢測(cè)面iv上的操作位置在x方向以及y方向上產(chǎn)生偏差，但是不限于此，也可以采用在x方向或y方向上產(chǎn)生偏差的情況。
<變形例>
在上述示例中，使用者的手指fg到達(dá)位置檢測(cè)面iv時(shí)，進(jìn)行操作。然而，即使在使用者判斷使用者的手指fg到達(dá)位置檢測(cè)面iv的情況下，實(shí)際上存在手指fg僅接近位置檢測(cè)面iv而沒(méi)有到達(dá)位置檢測(cè)面iv的情況。此時(shí)，即使使用者想要操作虛擬的用戶(hù)接口，空間輸入裝置ip也無(wú)法識(shí)別輸入操作。
因此，即使在使用者的手指fg未到達(dá)位置檢測(cè)表面iv的情況下，只要使用者的手指fg接近位置檢測(cè)面iv到使用者的手指fg離位置檢測(cè)面iv的距離在規(guī)定值以?xún)?nèi)時(shí)，空間輸入裝置ip就接受使用者的操作。
以下，說(shuō)明在使用者的手指fg未到達(dá)位置檢測(cè)面iv的情況下的空間輸入裝置的操作。使用者用手指fg操作在位置檢測(cè)面iv上假設(shè)的虛擬的用戶(hù)接口，例如，進(jìn)行按壓圖10的按鍵ky的動(dòng)作。
在空間輸入裝置ip中，即使在使用者的手指fg沒(méi)有接觸位置檢測(cè)面iv的情況下，使用者的手指fg在規(guī)定的距離以?xún)?nèi)接近到離位置檢測(cè)面iv時(shí)，也判斷存在使用者的手指fg進(jìn)行的輸入。因此，位置檢測(cè)部43基于使用者的手指fg橫切的掃描線的信息(根數(shù)、序號(hào))，檢測(cè)出使用者的手指fg與位置檢測(cè)面iv的距離。
位置檢測(cè)部43將使用者的手指fg與位置檢測(cè)面iv的距離在規(guī)定的距離以下時(shí)的位置設(shè)為第一位置，并將該位置信息發(fā)送給位置修正部44。位置修正部44基于第一位置和使用者手指移動(dòng)到第一位置為止的移動(dòng)軌跡，計(jì)算出使用者的手指在位置檢測(cè)面iv上的修正后的第二位置。位置修正部44將第二位置設(shè)為當(dāng)前的位置。
如上所述，通過(guò)計(jì)算出第二位置，使用者的手指在規(guī)定的距離以?xún)?nèi)接近位置檢測(cè)面iv時(shí)，能夠用使用者的手指fg對(duì)虛擬用戶(hù)接口進(jìn)行輸入操作。
位置檢測(cè)部43也可以基于每個(gè)掃描周期中使用者的手指fg橫切的掃描線的信息，檢測(cè)出使用者的手指fg的移動(dòng)速度。將使用者的手指fg在規(guī)定的距離以?xún)?nèi)接近到離位置檢測(cè)面iv時(shí)的第一位置設(shè)為上述位置tp1。然后，將使用者的手指fg的移動(dòng)速度變?yōu)橐?guī)定的速度以下時(shí)的第三位置設(shè)為上述tp2，如上所述，也可以用修正公式計(jì)算出在位置檢測(cè)面iv上的第二位置。
如上所述，位置檢測(cè)部43通過(guò)檢測(cè)使用者的手指fg相對(duì)于位置檢測(cè)面iv的位置和移動(dòng)速度，能夠檢測(cè)接近位置檢測(cè)面iv的使用者的手指fg進(jìn)行的虛擬用戶(hù)接口的輸入。需要說(shuō)明的是，使用相對(duì)于位置檢測(cè)面iv的位置和移動(dòng)速度，還能夠檢測(cè)越過(guò)位置檢測(cè)面iv移動(dòng)的使用者的手指fg進(jìn)行的虛擬用戶(hù)接口的輸入。
例如，通過(guò)將確定第一位置時(shí)規(guī)定的距離設(shè)為0，使第一位置與上述位置tp1相同。另外，上述位置tp2是使用者的手指fg停止時(shí)，即移動(dòng)速度變?yōu)椤?”時(shí)的位置，因此位置tp2與第三位置實(shí)質(zhì)上相同。
另外，第一位置與第三位置的距離在規(guī)定的長(zhǎng)度以下時(shí)，即第三位置在以第一位置作為保持點(diǎn)的保持圓內(nèi)時(shí)，位置修正部44可以根據(jù)第一位置計(jì)算位置檢測(cè)面iv上的第二位置。
<第二實(shí)施方式>
參照附圖說(shuō)明本發(fā)明所涉及的空間輸入裝置的其他示例。圖14是表示用使用者的手指進(jìn)行輸入操作的狀態(tài)的圖。圖15是進(jìn)行圖14所示的輸入操作時(shí)使用者的手指在x、y、z各方向上的偏移的圖。需要說(shuō)明的是，由于空間輸入裝置ip的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施方式相同，因此省略結(jié)構(gòu)的說(shuō)明。圖14是從使用者的方向看位置檢測(cè)面iv的圖，圖15表示xy平面。另外，圖15表示了使用者的手指fg的移動(dòng)，橫軸為時(shí)間，縱軸為距離。而且，最上表示z方向上的移動(dòng)、接著是y方向上的移動(dòng)、最下表示x方向上的移動(dòng)。
作為在位置檢測(cè)面iv上顯示的虛擬用戶(hù)接口，存在虛擬觸摸屏等之類(lèi)的徒手進(jìn)行輸入掃描(繪制)的用戶(hù)接口。在通常的通過(guò)物理接觸進(jìn)行輸入的觸摸屏中，檢測(cè)出使用者的手指與觸摸屏的觸摸面接觸，檢測(cè)接觸的部分在觸摸面上的坐標(biāo)，從而進(jìn)行輸入掃描。
與虛擬的觸摸屏同樣地，檢測(cè)使用者的手指fg與虛擬的觸摸屏的觸摸面重合(相當(dāng)于上述的物理接觸)，同時(shí)維持觸摸狀態(tài)移動(dòng)使用者的手指fg，從而進(jìn)行輸入掃描。在位置檢測(cè)面iv上顯示虛擬觸摸屏?xí)r，空間輸入裝置ip通過(guò)檢測(cè)使用者的手指fg在與位置檢測(cè)面iv重合的狀態(tài)下移動(dòng)的信息，從而識(shí)別正在進(jìn)行輸入掃描。
而且，作為使用者的手指fg的位置的檢測(cè)方法，與第一實(shí)施例相同地，通過(guò)用光接收部300接收橫切掃描檢測(cè)區(qū)域sa的掃描線時(shí)的反射光來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。而且，使用者的手指fg在位置檢測(cè)面iv上的位置的修正計(jì)算也用與第一實(shí)施方式相同的方法來(lái)進(jìn)行。
圖14是對(duì)虛擬的觸摸屏進(jìn)行輸入，表示此時(shí)使用者的手指fg在位置檢測(cè)面iv上的位置。需要說(shuō)明的是，在圖14所示的對(duì)虛擬的觸摸屏的輸入中，在虛擬的觸摸屏上輸入從位置sp1到位置sp4位置的直線。使使用者的手指fg與位置檢測(cè)面iv上的輸入開(kāi)始位置(圖14中的位置sp1)重合。然后，使用者在位置sp2處停止手指fg的移動(dòng)。即，將使用者的手指fg放置在虛擬的觸摸屏的輸入開(kāi)始位置并開(kāi)始輸入。接著，在x方向上移動(dòng)使用者的手指fg。然后，在輸入結(jié)束位置(位置sp4)處從位置檢測(cè)面iv朝向前方拿開(kāi)使用者的手指fg結(jié)束輸入。
使用者在某種程度上正確地掌握作為輸入開(kāi)始點(diǎn)的位置sp1的位置。因此，在位置sp1處使用者的手指fg與位置檢測(cè)面iv重合。位置sp1成為位移基準(zhǔn)點(diǎn)。然后，在位置sp2處停止使用者的手指fg的移動(dòng)。
在空間輸入裝置ip中，使用者的手指fg在z方向上的移動(dòng)停止時(shí)，識(shí)別為輸入開(kāi)始。停止時(shí)在z方向上的偏移導(dǎo)致使用者的手指fg在位置檢測(cè)面iv上的位置與輸入開(kāi)始位置存在偏移的情況。在這種情況下，從使用者不期望的位置開(kāi)始輸入，成為輸入的精度降低的原因。因此，在本實(shí)施方式的空間輸入裝置ip中，僅在輸入開(kāi)始時(shí)進(jìn)行與第一實(shí)施方式的位置固定處理相同的處理。也就是說(shuō)，使用者的手指fg在位置sp1處與位置檢測(cè)面iv重合，移動(dòng)到位置sp2為止而停止移動(dòng)時(shí)，以從位置sp1(同時(shí)也為位移基準(zhǔn)點(diǎn))開(kāi)始的方式對(duì)輸入的開(kāi)始位置進(jìn)行位置固定。需要說(shuō)明的是，當(dāng)位置sp2偏離以位置sp1為中心的保持圓ch時(shí)，從位置sp2開(kāi)始對(duì)輸入的開(kāi)始位置進(jìn)行位置固定。
在輸入操作開(kāi)始后，使用者移動(dòng)(此處，為x方向上的移動(dòng))手指fg以進(jìn)行輸入。在虛擬的觸摸屏上使用者的手指在與觸摸面重合(交叉)的同時(shí)移動(dòng)，從而進(jìn)行輸入。使用者使手指fg在空間內(nèi)沿直線移動(dòng)時(shí)，即使想要正確地移動(dòng)，但實(shí)際上大多時(shí)候無(wú)法沿直線移動(dòng)。即，使用者的手指fg在x方向、y方向以及z方向上偏移，同時(shí)沿著位置檢測(cè)面iv大致在x方向上移動(dòng)(參照?qǐng)D15)。
移動(dòng)使用者的手指fg時(shí)，有時(shí)會(huì)向z方向的前方側(cè)(第一界面sa1側(cè))偏移，而使用者的手指fg偏離位置檢測(cè)面iv。使用者的手指fg偏離位置檢測(cè)面iv時(shí)，存在因?yàn)榕袛嗍褂谜叩氖种竑g離開(kāi)虛擬的觸摸屏的觸摸面因而輸入在中途中斷，無(wú)法進(jìn)行正確的輸入的情況。
參照?qǐng)D15說(shuō)明這種情況。如圖15所示，使用者的手指從位置sp2向位置sp4移動(dòng)時(shí)，由于是在x方向上移動(dòng)，因此x方向上的位置雖然稍微有偏差但是向增大的方向移動(dòng)，另外，y方向上的位置雖然稍微有偏差但是較穩(wěn)定。
在圖15中，z方向上的位置的下側(cè)是檢測(cè)區(qū)域sa的前方側(cè)(第一界面sa1側(cè))。如圖15所示，z方向上的偏差比x方向、y方向上的偏差更大。而且，在時(shí)刻tz1～tz2之間使用者的手指fg從位置檢測(cè)面iv向第一界面sa1側(cè)移動(dòng)(拿開(kāi))。在本實(shí)施方式這樣的虛擬的觸摸屏中，使用者的手指fg從位置檢測(cè)面iv拿開(kāi)時(shí)，結(jié)束輸入操作。
因此，在本實(shí)施方式所示的空間輸入裝置ip中，具有這種使用者的手指在z方向上的偏差。圖16是表示在本發(fā)明所涉及的空間輸入裝置的其他示例中使用的檢測(cè)區(qū)域的圖。如圖16所示，位置檢測(cè)裝置a在檢測(cè)區(qū)域sa內(nèi)具備第二位置檢測(cè)面iv2，該第二位置檢測(cè)面iv2相較于位置檢測(cè)面iv在z方向上更位于第一界面sa1側(cè)。而且，在空間輸入裝置ip中，即使從位置檢測(cè)面iv拿開(kāi)只要在橫切第二位置檢測(cè)面iv2的期間也繼續(xù)輸入操作，從而實(shí)現(xiàn)即使在使用者的手指fg移動(dòng)時(shí)在z方向上偏移而從位置檢測(cè)面iv拿開(kāi)也可繼續(xù)輸入。需要說(shuō)明的是，空間輸入裝置ip將使用者的手指fg與位置檢測(cè)面iv重合時(shí)識(shí)別為輸入操作的開(kāi)始，將使用者的手指fg從第二檢測(cè)面iv2拿開(kāi)時(shí)識(shí)別為結(jié)束輸入操作。
參照附圖說(shuō)明這種用使用者的手指fg對(duì)虛擬觸摸屏正確地進(jìn)行輸入的動(dòng)作。圖17是利用了本發(fā)明所涉及的空間輸入裝置的輸入操作的流程圖。
在圖17所示的流程圖中，省略了位置固定處理，而且除了位置修正處理(步驟s31)以及位置信息通知(步驟s51)是不同的處理以外，其余的與圖11所示的處理相同，省略其詳細(xì)情況。圖17所示的位置修正處理s31如上所述，包括輸入剛開(kāi)始后的位置固定處理。
另外，位置信息通知(步驟s51)是與圖11的流程圖的位置通知(步驟s5)相當(dāng)?shù)牟襟E。位置通知(步驟s5)是經(jīng)由外部輸出部45將使用者的手指fg在位置檢測(cè)面iv上的位置發(fā)送給主控制裝置cnt。對(duì)此，除了位置之外，位置信息通知(步驟s51)還經(jīng)由外部輸出部45將結(jié)束輸入操作的信息發(fā)送給主控制裝置cnt。
以下，參照附圖說(shuō)明本實(shí)施方式所涉及的空間輸入裝置的動(dòng)作。圖18是表示修正使用者的手指的位置的處理的流程圖。
位置檢測(cè)部43檢測(cè)出位置檢測(cè)面iv在z方向上的位置(位置檢測(cè)面iv與第一界面sa1之間排列的掃描線的根數(shù))(步驟s501)。另外，同樣地檢測(cè)出第二位置檢測(cè)面iv2在z方向上的位置(第一界面sa1與第二位置檢測(cè)面iv2之間排列的掃描線的根數(shù))(步驟s502)。
位置檢測(cè)部43根據(jù)使用者的手指fg的位置信息確認(rèn)使用者的手指fg是否正在進(jìn)行向檢測(cè)空間sa內(nèi)移動(dòng)的動(dòng)作(進(jìn)入動(dòng)作)(步驟s503)。當(dāng)使用者的手指fg正在進(jìn)行進(jìn)入動(dòng)作時(shí)(步驟s503中為是時(shí))，位置檢測(cè)部43根據(jù)使用者的手指fg橫切的掃描線的信息(序號(hào)、根數(shù))確認(rèn)使用者的手指fg是否到達(dá)位置檢測(cè)面iv(步驟s504)。需要說(shuō)明的是，步驟s504是與圖11的流程的步驟s302相同的動(dòng)作。
使用者的手指fg未到達(dá)位置檢測(cè)面iv時(shí)(步驟s504中為否時(shí))，將當(dāng)前的使用者的手指的位置設(shè)置為位移基準(zhǔn)點(diǎn)(步驟s505)。然后，將保持點(diǎn)設(shè)置為位移基準(zhǔn)點(diǎn)(步驟s506)，返回到主處理的位置信息通知(步驟s51)。
使用者的手指fg到達(dá)位置檢測(cè)面iv時(shí)(步驟s504中為是時(shí))，位置修正部44計(jì)算并設(shè)置用于對(duì)使用者的手指fg在位置檢測(cè)面iv上的位置進(jìn)行修正的修正系數(shù)(步驟s507)。之后，計(jì)算使用者的手指fg在位置檢測(cè)面iv上的位置的修正位置(步驟s508)。需要說(shuō)明的是，步驟s507、s508分別與圖11的流程的步驟s305、s306相同。
如上所述，在虛擬的觸摸屏的輸入操作中，進(jìn)行對(duì)輸入開(kāi)始時(shí)使用者的手指fg在位置檢測(cè)面iv上的位置進(jìn)行固定的位置固定處理。也就是說(shuō)，確認(rèn)使用者的手指fg在z方向上的移動(dòng)停止的位置(位置sp2)處的手指fg在位置檢測(cè)面iv上的修正位置是否在保持圓ch內(nèi)。因此，位置修正部44計(jì)算出相對(duì)于修正位置的保持點(diǎn)的位移量(步驟s509)。
位置修正部44確認(rèn)位置位移量是否在預(yù)先確定的閾值以下(步驟s510)。位置位移量比閾值大時(shí)(步驟s510中為否時(shí))，判斷使用者故意從保持點(diǎn)較大地移動(dòng)手指fg在位置檢測(cè)面iv上的位置。然后將修正位置設(shè)置為操作位置(步驟s512)，返回到主處理的位置信息通知(步驟s51)。
位置位移量為閾值以下時(shí)(步驟s510中為是時(shí))，位置修正部44判斷相對(duì)于操作位置的保持點(diǎn)的位移是由于使用者的手指fg在z方向上的偏移而產(chǎn)生的x方向以及(或)y方向上的偏移。位置修正部44將保持點(diǎn)設(shè)為操作位置(步驟s511)，返回到主處理的位置信息通知(步驟s51)。
而且，步驟s509～s512為止的處理與圖13所示的流程圖的步驟s406～s410是相同動(dòng)作。另外，掃描虛擬的觸摸屏?xí)r，步驟s509～步驟s511是僅在輸入開(kāi)始時(shí)進(jìn)行的處理。
另外，使用者的手指fg沒(méi)有進(jìn)行進(jìn)入動(dòng)作時(shí)(步驟s503中為否時(shí))，判斷正在對(duì)虛擬觸摸屏進(jìn)行輸入。位置修正部44確認(rèn)使用者的手指fg是否比第二位置檢測(cè)面iv更位于z方向的深入側(cè)(步驟s513)。如上所述，使用者的手指fg在空間中移動(dòng)時(shí)，存在在z方向上拿開(kāi)使用者的手指fg使得使用者的手指fg不與位置檢測(cè)面iv重合的情況。由于使用者的手指fg以比位置檢測(cè)面iv更位于第一界面sa1側(cè)的第二位置檢測(cè)面iv2為基準(zhǔn)，因此即使使用者的手指fg在移動(dòng)中在z方向上偏移而無(wú)法到達(dá)位置檢測(cè)面iv時(shí)，也能夠繼續(xù)進(jìn)行輸入操作。
使用者的手指fg比第二位置檢測(cè)面iv2更位于z方向上的前方側(cè)時(shí)(步驟s513中為否時(shí))，位置修正部44判斷使用者的手指fg拿開(kāi)并且輸入操作結(jié)束，將輸入操作結(jié)束的信息輸出給外部輸出部45(步驟s515)。然后，返回到主處理的位置信息通知(步驟s51)。需要說(shuō)明的是，位置通知信息(步驟s51)經(jīng)由外部輸出部45將掃描輸入結(jié)束的信息發(fā)送給主控制裝置cnt。
使用者的手指fg比第二位置檢測(cè)面iv2更位于z方向上的深入側(cè)時(shí)(步驟s513中為是時(shí))，位置修正部44進(jìn)行計(jì)算使用者的手指fg在位置檢測(cè)面iv上的修正位置的修正計(jì)算(步驟s514)。需要說(shuō)明的是，修正計(jì)算(步驟s514)是與修正計(jì)算(步驟s508)相同的操作。然后，將通過(guò)修正計(jì)算求出的修正位置設(shè)置為操作位置(步驟s512)，返回到主處理的位置信息通知(步驟s51)。
說(shuō)明進(jìn)行以上這類(lèi)控制時(shí)主控制裝置cnt識(shí)別的輸入操作。圖19是表示進(jìn)行圖17、圖18所示的控制時(shí)的輸入操作的圖。圖19是從使用者側(cè)看位置檢測(cè)面iv的圖，是在x方向上繪制直線的動(dòng)作。需要說(shuō)明的是，使用者的手指fg的移動(dòng)如圖14、圖15所示。使用者的手指fg在位置sp1處與位置檢測(cè)面iv重合后，在位置sp2處暫時(shí)停止。此時(shí)，由于位置sp2在位置檢測(cè)面iv上的修正位置在保持圓ch內(nèi)，因此輸入操作的開(kāi)始點(diǎn)為位置sp1。之后，圖15所示的使用者的手指fg維持不從位置檢測(cè)面iv或第二位置檢測(cè)面iv2拿開(kāi)的狀態(tài)，同時(shí)在x方向上移動(dòng)。然后，通過(guò)在位置sp4處從第二位置檢測(cè)面iv2拿開(kāi)手指fg從而結(jié)束輸入操作。因此，如圖19所示，輸入從位置sp1到位置sp4的直線。
如上所示，本實(shí)施方式所涉及的空間輸入裝置ip，通過(guò)在比位置檢測(cè)面iv更在拿開(kāi)使用者的手指fg方向的前方側(cè)的位置處設(shè)置第二位置檢測(cè)面iv2，進(jìn)行移動(dòng)使用者的手指fg的輸入操作(觸摸操作)時(shí)，即使使用者的手指fg在z方向上朝向拿開(kāi)手指的方向產(chǎn)生偏移，也能夠抑制輸入中途停止。
以上所示的本實(shí)施方式的空間輸入裝置ip，列舉在虛擬的觸摸屏上繪制直線(輸入)的裝置作為示例。這種維持使用者的手指fg與位置檢測(cè)面iv重合(交叉)的狀態(tài)并移動(dòng)手指fg的輸入操作，例如能夠作為移動(dòng)圖標(biāo)等的動(dòng)作來(lái)利用。
參照附圖說(shuō)明進(jìn)行移動(dòng)圖標(biāo)之類(lèi)的動(dòng)作的順序。圖20是表示用使用者的手指的軌跡進(jìn)行輸入的狀態(tài)的圖。圖20中示出的虛擬的用戶(hù)接口是虛擬的觸摸屏。在圖20中，虛擬的用戶(hù)接口的位置檢測(cè)面iv表示外部設(shè)備的圖像顯示部(例如，液晶屏的圖像顯示區(qū)域)。此處，將位于位置sp1的圖標(biāo)移動(dòng)到位置sp3。
如上所述，位置檢測(cè)部43判斷使用者的手指fg在位置sp1處與位置檢測(cè)面iv重合。然后，位置檢測(cè)部43判斷在位置sp2處使用者的手指fg停止在z方向上的移動(dòng)，位置修正部44修正位置sp2的位置，根據(jù)必要進(jìn)行位置固定(保持)。
主控制裝置cnt在使用者的手指fg在z方向上的停止移動(dòng)時(shí)，識(shí)別為輸入操作開(kāi)始。然后，進(jìn)行保持時(shí)輸入操作開(kāi)始位置是位置sp1，不進(jìn)行保持時(shí)輸入操作開(kāi)始位置是位置sp2。此處，進(jìn)行保持，將位置sp1設(shè)為輸出開(kāi)始位置。
然后，檢測(cè)出使用者的手指fg向位置sp3移動(dòng)的信息時(shí)，主控制裝置cnt判斷輸入操作結(jié)束(主處理的步驟s6)。這樣，檢測(cè)到使用者的手指fg移動(dòng)到預(yù)先確定的位置(位置sp3)時(shí)，可以當(dāng)做輸入操作結(jié)束。
另外，例如在使用者的手指fg停止一定的時(shí)間后，當(dāng)做以使用者的手指fg不與位置檢測(cè)面iv(第二位置檢測(cè)面iv2)重合的方式拿開(kāi)手指fg。當(dāng)使用者的手指fg不與位置檢測(cè)面iv(第二位置檢測(cè)面iv2)重合的位置(位置sp4)在以停止位置(例如，位置sp3)為中心的保持圓ch的內(nèi)部時(shí)，主控制部cnt將輸入操作結(jié)束的位置設(shè)為停止位置(位置sp3)。
使用者的手指fg不與位置檢測(cè)面iv(第二位置檢測(cè)面iv2)重合的位置(位置sp4)在以停止位置(例如，位置sp3)位中心的保持圓ch的外部時(shí)，主控制部cnt將輸入操作結(jié)束的位置設(shè)為不重合的位置(位置sp4)。
這樣，通過(guò)在掃描結(jié)束時(shí)也進(jìn)行位置固定處理，能夠正切地進(jìn)行使用者的手指fg的移動(dòng)產(chǎn)生的輸入操作。
需要說(shuō)明的是，第二位置檢測(cè)面iv2的位置也可以是預(yù)先確定的位置，可以配合使用者的使用狀態(tài)適宜地改變。配合使用者的使用狀態(tài)能夠適宜地改變時(shí)，由于配合使用者的習(xí)慣進(jìn)行設(shè)置，因此能夠提高便利性。
需要說(shuō)明的是，基于使用者的手指fg在規(guī)定的距離以下接近位置檢測(cè)面iv，或者，在規(guī)定的距離以下接近位置檢測(cè)面iv同時(shí)移動(dòng)速度在規(guī)定的速度以下時(shí)，可判斷正在進(jìn)行輸入操作。這種情況下，從第二位置開(kāi)始輸入，該第二位置是根據(jù)第一位置計(jì)算的或者是根據(jù)第一位置以及第三位置計(jì)算的。另外，這樣，基于使用者的手指fg在規(guī)定的距離以下接近位置檢測(cè)面iv，在進(jìn)行操作輸入的情況下，當(dāng)使用者的手指fg離位置檢測(cè)面iv的距離在一定的范圍內(nèi)時(shí)，可以判斷正在繼續(xù)進(jìn)行輸入操作。即，位置檢測(cè)部43基于第二位置的確定，判斷切換了輸入操作。
<第三實(shí)施方式>
參照附圖說(shuō)明本發(fā)明所涉及的位置檢測(cè)裝置的其他示例。需要說(shuō)明的是，空間輸入裝置ip的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施方式相同，因此省略對(duì)結(jié)構(gòu)的說(shuō)明。圖21是表示使用者的手指在位置檢測(cè)面上的移動(dòng)的圖。圖21所示的使用者的手指fg的移動(dòng)與圖14所示的使用者的手指fg的移動(dòng)相似。即，使用者的手指fg在位置rp1處橫切位置檢測(cè)面iv，同時(shí)在位置rp2處在z方向上的位置穩(wěn)定。此后，使用者的手指fg朝向位置rp3移動(dòng)，在位置rp4處從位置檢測(cè)面iv向第一界面sa1側(cè)移動(dòng)(拿開(kāi))。
說(shuō)明圖21所示的使用者的手指fg的移動(dòng)與圖14所示的使用者的手指fg的移動(dòng)的差異。圖14所示的使用者的手指fg的移動(dòng)是：使用者的手指fg在位置sp1處與位置檢測(cè)面iv重合(交叉)，在位置sp2處暫時(shí)停止。另一方面，圖21所示的使用者的手指的移動(dòng)是：使用者的手指fg在位置rp1處與位置檢測(cè)面iv重合(交叉)，在位置sp2處雖然在z方向上的移動(dòng)停止(在z方向上穩(wěn)定)，但是x方向以及y方向上的移動(dòng)不停止而朝向位置rp3移動(dòng)。也就是說(shuō)，在圖14所示的移動(dòng)中，使用者的手指fg在輸入開(kāi)始位置處停止，但是在圖21所示的移動(dòng)中，使用者的手指fg向輸入開(kāi)始位置連續(xù)移動(dòng)進(jìn)行輸入操作。
圖21所示的移動(dòng)的情況下，z方向上的移動(dòng)穩(wěn)定因此從使用者的手指fg到達(dá)位置rp2時(shí)開(kāi)始，可認(rèn)為正在進(jìn)行輸入操作。另一方面，使用者通過(guò)視覺(jué)觀察等確認(rèn)輸入開(kāi)始點(diǎn)是位置rp1。即可認(rèn)為，對(duì)使用者來(lái)說(shuō)，從位置rp1開(kāi)始操作，沿著從位置rp2向位置rp21移動(dòng)時(shí)的前進(jìn)方向移動(dòng)手指fg。
在圖21所示的移動(dòng)的情況下，由于z方向上的移動(dòng)穩(wěn)定，因此從使用者的手指fg到達(dá)位置rp2時(shí)開(kāi)始，可認(rèn)為進(jìn)行輸入操作。另一方面，使用者通過(guò)目視等認(rèn)識(shí)到輸入開(kāi)始點(diǎn)是位置rp1。即，使用者認(rèn)為：操作從位置rp1開(kāi)始，在從位置rp2向位置rp21移動(dòng)時(shí)的前進(jìn)方向上移動(dòng)手指fg。
因此，在位置輸入部44中進(jìn)行以下的位置修正處理。首先，位置修正部44確認(rèn)使用者的手指fg從位置rp1移動(dòng)到位置rp2，即，確認(rèn)z方向上的移動(dòng)穩(wěn)定。之后，檢測(cè)使用者的手指fg從位置rp2移動(dòng)到位置rp3時(shí)，從位置rp2移動(dòng)一定距離的位置rp21的位置信息。位置rp21的位置可以是從位置rp2經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后(進(jìn)行一定次數(shù)的掃描后)的位置，也可以是移動(dòng)一定距離時(shí)的位置。
位置修正部44通過(guò)計(jì)算獲取從位置rp2移動(dòng)到位置rp21時(shí)的前進(jìn)方向。該前進(jìn)方向是與使用者設(shè)想的移動(dòng)方向一致或大致一致的移動(dòng)方向。然后，如上所述，由于使用者以高精度掌握輸入操作的開(kāi)始位置，因此在虛擬的觸摸屏中使用者所期望的輸入操作成為與經(jīng)過(guò)位置rp1、從位置rp2移動(dòng)到位置rp21的移動(dòng)方向平行的路徑。在本實(shí)施方式中，位置rp2不是輸入開(kāi)始點(diǎn)，而是輸入操作的中途的點(diǎn)。因此，需要不同于上述的修正計(jì)算。
首先，說(shuō)明位移基準(zhǔn)點(diǎn)。輸入操作的開(kāi)始點(diǎn)是位置rp1。從位置rp1向位置rp2移動(dòng)的期間也是使用者的手指fg的輸入操作的一部分。輸入操作時(shí)使用者的手指fg在位置檢測(cè)面iv上的移動(dòng)方向是從位置rp2向位置rp21前進(jìn)的方向。因此，設(shè)置通過(guò)位置rp1、且與從位置rp2向位置rp21移動(dòng)的方向平行的路徑ra。而且，將從位置rp2做出的路徑ra的垂線與路徑ra的交點(diǎn)設(shè)為位置rp22。將位置rp1設(shè)為第一基準(zhǔn)點(diǎn)并且坐標(biāo)設(shè)為(x1，y1，z1)，將位置rp2設(shè)為第二基準(zhǔn)點(diǎn)并且坐標(biāo)設(shè)為(x2，y2，z2)。路徑ra是通過(guò)位置rp1的路徑，因此在位置檢測(cè)面iv上，位置檢測(cè)面iv的z＝z1，因此位置rp22的坐標(biāo)為(xc，yc，z1)。需要說(shuō)明的是，xc、yc是基于第一基準(zhǔn)點(diǎn)和第二基準(zhǔn)點(diǎn)以及點(diǎn)r21的坐標(biāo)通過(guò)計(jì)算算出的。
通過(guò)以位置rp22作為位移基準(zhǔn)點(diǎn)將使用者的手指fg的位置修正成在位置檢測(cè)面iv上的位置，能夠?qū)⑹种傅奈恢胒g修正成路徑ra上的修正位置，能夠提高輸入操作的精度。將使用者的手指fg的x方向的修正公式設(shè)為fx(x,z)，y方向的修正公式設(shè)為fy(y,z)，將修正系數(shù)設(shè)為cx1、cy1。得到：
fx(x,z)＝x-(z-z1)×cx1
fy(y,z)＝y(tǒng)-(z-z1)×cy1
cx1＝(x2-xc)/(z2-z1)
cy1＝(y2-yc)/(z2-z1)。
通過(guò)利用這種計(jì)算公式修正使用者的手指fg的移動(dòng)，能夠提高輸入操作的精度。
參照附圖說(shuō)明利用以上所示的修正計(jì)算進(jìn)行修正時(shí)虛擬的用戶(hù)接口的操作。圖22是表示修正使用者的手指的位置的處理的流程圖。在圖22所示的流程圖中除了包括步驟s310～s313以外，還包括與圖12所示的流程圖相同的結(jié)構(gòu)。因此，省略對(duì)實(shí)質(zhì)上相同的步驟的詳細(xì)說(shuō)明。而且，主處理與第二實(shí)施方式的處理相同。
如圖22所示，位置檢測(cè)部43檢測(cè)出虛擬的觸摸屏所顯示的位置檢測(cè)面iv在z方向上的位置(步驟s301)。位置檢測(cè)部43確認(rèn)使用者的手指fg是否到達(dá)位置檢測(cè)面iv(步驟s302)。位置檢測(cè)部43判斷使用者的手指fg未到達(dá)位置檢測(cè)面iv時(shí)(步驟s302中為否時(shí))，位置修正部44將當(dāng)前的使用者的手指fg的前端的位置設(shè)為第一基準(zhǔn)點(diǎn)(步驟s310)。需要說(shuō)明的是，第一基準(zhǔn)點(diǎn)如上所述，是使用者的手指fg越過(guò)位置檢測(cè)面iv在z方向上移動(dòng)時(shí)的進(jìn)行x方向以及y方向的修正的基準(zhǔn)點(diǎn)。例如，是使用者的手指fg最初與位置檢測(cè)面iv重合的點(diǎn)，使用者的手指fg越過(guò)位置檢測(cè)面iv在z方向上移動(dòng)后，與圖21所示的位置rp1相同。
由于位置修正部44檢測(cè)到使用者的手指fg沒(méi)有越過(guò)位置檢測(cè)面iv，因此返回到主處理的位置信息通知(步驟s51)。需要說(shuō)明的是，使用者的手指fg的前端到達(dá)位置檢測(cè)面iv時(shí)，在步驟s310中更新第一基準(zhǔn)點(diǎn)。
另外，使用者的手指fg越過(guò)位置檢測(cè)面iv在z方向上移動(dòng)時(shí)(步驟s302中為是時(shí))，位置檢測(cè)部43確認(rèn)使用者的手指fg是否正在進(jìn)行z方向上的進(jìn)入動(dòng)作(步驟s304)。使用者的手指fg正在進(jìn)行進(jìn)入動(dòng)作時(shí)(步驟s304中為是時(shí))，位置修正部44將當(dāng)前的使用者的手指fg的前端的位置設(shè)為第二基準(zhǔn)點(diǎn)(步驟s312)。而且，第二基準(zhǔn)點(diǎn)如上所述，是使用者的手指fg越過(guò)位置檢測(cè)面iv在z方向上移動(dòng)時(shí)進(jìn)行x方向以及y方向的修正的基準(zhǔn)點(diǎn)。
然后，將當(dāng)前的使用者的手指在位置檢測(cè)面iv上的位置設(shè)為操作位置(步驟s313)，返回到主處理的位置信息通知(步驟s51)。
使用者的手指fg沒(méi)有進(jìn)行進(jìn)入動(dòng)作時(shí)(步驟s304中為否時(shí))，確認(rèn)是否在使用者的手指fg在z方向上的位置剛穩(wěn)定之后(步驟s311)。如上所述，基于使用者的手指fg在z方向上的位置穩(wěn)定后的第一基準(zhǔn)點(diǎn)、第二基準(zhǔn)點(diǎn)和位置rp21，計(jì)算出修正系數(shù)。因此，確認(rèn)當(dāng)前的狀態(tài)是否為使用者的手指fg在z方向上的位置剛穩(wěn)定之后(步驟s311)。需要說(shuō)明的是，此處使用者的手指fg在z方向上的位置剛穩(wěn)定后是指檢測(cè)出位置rp21的坐標(biāo)后。
是使用者的手指fg在z方向上的位置剛穩(wěn)定后時(shí)(步驟s311中為是時(shí))，根據(jù)第一基準(zhǔn)點(diǎn)、第二基準(zhǔn)點(diǎn)以及位置rp21設(shè)置x方向的修正系數(shù)cx1以及y方向的修正系數(shù)cy1(步驟s305)。需要說(shuō)明的是，通過(guò)計(jì)算算出的修正系數(shù)cx1、cy1存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部47中。修正系數(shù)cx1、cy1的計(jì)算僅在使用者的手指fg在z方向上的位置剛穩(wěn)定后進(jìn)行一次。
并非是使用者的手指fg在z方向上的位置剛穩(wěn)定后時(shí)(步驟s311中為否時(shí))，或者在修正系數(shù)cx1、cy1的計(jì)算結(jié)束后(步驟s305之后)，位置修正部44使用修正系數(shù)進(jìn)行使用者的手指fg在位置檢測(cè)面iv上的位置的修正計(jì)算(步驟s306)。位置修正部44將步驟s306中算出的修正位置的坐標(biāo)設(shè)為使用者的手指fg在位置檢測(cè)面iv中的位置(步驟s307)。之后，返回到主處理的位置信息通知(s51)。
圖23是表示進(jìn)行位置修正處理時(shí)使用者的手指的操作位置的圖。通過(guò)進(jìn)行以上所示的修正處理，虛擬的觸摸屏中，從點(diǎn)pr1處開(kāi)始輸入操作，直至使用者的手指fg到達(dá)位置rp4，進(jìn)行無(wú)需停止的輸入操作。由此，即使在輸入開(kāi)始位置處不停止使用者的手指fg，也能夠正確地操作虛擬的觸摸屏。
需要說(shuō)明的是，在第二實(shí)施方式這類(lèi)處理和第三實(shí)施方式的處理兩者均可的結(jié)構(gòu)中，可以根據(jù)檢測(cè)區(qū)域sa內(nèi)的使用者的手指fg的移動(dòng)速度和在位置rp2處的移動(dòng)狀態(tài)、移動(dòng)量，分情況使用處理。
以上，雖然說(shuō)明了本發(fā)明的實(shí)施方式，但本發(fā)明不限于該內(nèi)容。另外，本發(fā)明的實(shí)施方式，只要不脫離發(fā)明的意旨，能夠添加各種改變。另外，還能夠適宜地組合實(shí)施上述各實(shí)施方式。
附表標(biāo)記說(shuō)明
a位置檢測(cè)裝置
100光源部
11光源(ld)
111驅(qū)動(dòng)器
12透鏡
13分束器
14顯示器用光接收元件
200光掃描部
2光掃描元件
201驅(qū)動(dòng)器
202信號(hào)處理部
21鏡子
211反射面
22第一彈性支持部
23擺動(dòng)支持部
24第一致動(dòng)器
25第二彈性支持部
26第二致動(dòng)器
27框架
300光接收部
400處理部
41掃描光源控制部
411光源控制部
412掃描控制部
42接收部
43位置檢測(cè)部
44識(shí)別部
45外部輸出部
46同步信號(hào)生成部
47存儲(chǔ)部
sa檢測(cè)區(qū)域
iv空中圖像
pt空中成像板
ht顯示裝置
cnt主控制裝置