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圖像投影裝置的制造方法_5

文檔序號:8430285閱讀:來源:國知局
的檢測元 件2的檢測面時的圖,圖33(b)是表示從-x向+x方向觀測檢測元件2的各溫差電堆的檢 測范圍時的圖,圖33(c)是表示從+y向-y方向觀測檢測元件2的各溫差電堆的檢測范圍 時的圖。如圖33(a)所示,溫差電堆以沿通過檢測面的中心的y軸方向的線排列2個(CH2、 CH4)、沿通過檢測面的中心的x軸方向的線排列2個(CH1、CH3)的方式配置,所以4個溫差 電堆在檢測元件2的檢測面呈菱形排列。
[0160] 在該檢測元件2,使用各溫差電堆檢測出的信號的振幅和輸出檢測信號的時間 (時刻)檢測姿勢。例如在從+x向-x方向作出手勢時,CH1的信號輸出后檢測CH4、CH2, 最后檢測CH3。此時在CH1與CH3的信號輸出上產(chǎn)生時間差。S卩,當(dāng)著眼于CH1和CH3時, 利用本例的手勢按CH1、CH3的順序輸出信號。換言之,如果在時間上按CH1、CH3的順序輸 出信號,則能夠判定為此時的手勢是從+X向-X方向去的手勢。這樣,在本例的檢測元件2, 能夠通過檢測各溫差電堆的信號電平和時間差,進行姿勢、即與背景相比高溫且活動的物 體(人的手)的存在的有無及其方向的檢測。此處說明了使用4個溫差電堆的例子,溫差 電堆的數(shù)量也可以不是4個。只要是能夠檢測手勢的活動的個數(shù),幾個都可以。
[0161] 接著,說明使用該溫差電堆的電路結(jié)構(gòu)的問題點。圖34是表示相對于溫差電堆的 溫度、人體溫度非常高的情況的圖。如圖34所示,在作為背景的人體溫度Tback與溫差電 堆溫度Ts相比非常高的情況下,輸出電壓變得非常高,在放大器262的電源電壓Vcc(放大 器262的輸出電壓的最大值)電平飽和。此時,在手的溫度Thand比人體溫度Tback大的 情況下,與姿勢有無無關(guān)地,來自放大器262的輸出電壓不發(fā)生變動。在這種情況下,不能 進行姿勢的檢測。圖35是表示相對于溫差電堆溫度、人體的溫度非常低的情況的圖。在這 種情況下,如圖所示那樣放大器262的輸出電壓在GND電平飽和,不能與圖34同樣地進行 姿勢檢測。
[0162] 這樣,在溫差電堆溫度與人體溫度存在大的差的情況下,存在不能檢測姿勢的情 況。為了解決該問題,本實施例用于避免或抑制上述圖34、35中例示的放大器262的輸出 電壓的飽和狀態(tài)、恰當(dāng)?shù)貦z測姿勢。以下,參照圖36對用于避免或抑制本實施例的放大器 262輸出的飽和的檢測元件2的結(jié)構(gòu)進行說明。
[0163] 如圖36所示,本實施例的檢測元件2不僅溫差電堆(傳感器)261和放大器262, 而且還具備放大器控制部36。在圖33所示的檢測元件2的結(jié)構(gòu)的情況下,在4個溫差電堆 分別設(shè)置放大器262和放大器控制部36。放大器控制部36包括信號檢測部36a、增益控制 部36b和基準(zhǔn)電壓生成部36c。來自傳感器261的輸出信號被放大器262放大,輸入至放大 器控制部36的信號檢測部36a。信號檢測部36a如后述那樣生成用于對基于來自傳感器 261的輸出信號控制增益控制部36b和基準(zhǔn)電壓生成部36c進行控制的控制信號并輸出。 增益控制部36b響應(yīng)來自信號檢測部36a的控制信號,控制放大器262的增益。此外,基準(zhǔn) 電壓生成部3c響應(yīng)來自信號檢測部36a的控制信號,控制施加至放大器262的基準(zhǔn)電壓。
[0164] 接著,參照圖37對圖36所示的電路中的具體的用于避免或抑制飽和的放大器261 的控制進行說明。
[0165] 首先,在放大器261作為控制對基準(zhǔn)電壓的控制進行說明。圖37是表示圖36所 示的信號檢測部36a的一個具體例的圖。在圖37中,信號檢測部36a具有A/D轉(zhuǎn)換器361、 比較部362、基準(zhǔn)電壓控制部363、閾值存儲部364以及目標(biāo)值存儲部365。此處考慮檢測到 操作者的身體的情況。放大器262的輸出信號Vback被輸入到A/D轉(zhuǎn)換器361,被轉(zhuǎn)換為數(shù) 字信號。從A/D轉(zhuǎn)換器361輸出的數(shù)字信號、在比較部362讀出存儲于閾值存儲部364的 規(guī)定的閾值并與之進行比較,判定是否需要基準(zhǔn)電壓Vref的控制。此處,存儲在閾值存儲 部364的規(guī)定的閾值例如為Vcc和/或GND電壓。在閾值為Vcc的情況下,來自A/D轉(zhuǎn)換 器361的輸出信號為Vcc以上時,判定為需要基準(zhǔn)電壓Vref的控制。此外,在閾值為GND 的情況下,當(dāng)來自A/D轉(zhuǎn)換器361的輸出信號為GND以下時,判定為需要基準(zhǔn)電壓Vref的 控制。即,比較部362判定來自放大器262的輸出電壓的飽和狀態(tài)。此時,為了與檢測到人 的手的情況進行區(qū)別,在比較部362,判定一定期間(例如幾秒鐘)來自放大器262的輸出 電壓是閾值Vcc以上還是GND以下。
[0166] 在比較部362判定為需要基準(zhǔn)電壓Vref的控制的情況下,即在來自A/D轉(zhuǎn)換器 361的輸出信號為Vcc以上或GND以下的狀態(tài)持續(xù)一定期間的情況下,將控制開始信號輸出 至基準(zhǔn)電壓控制部363?;鶞?zhǔn)電壓控制部363響應(yīng)來自比較部362的控制開始信號,讀出存 儲在目標(biāo)值存儲部365的目標(biāo)值,與該目標(biāo)值相應(yīng)地生成基準(zhǔn)電壓控制信號,控制基準(zhǔn)電 壓生成部36c〇
[0167] 此時,例如在基準(zhǔn)電壓Vref為Vcc/2、來自A/D轉(zhuǎn)換器361的輸出信號為Vcc以 上的情況下,基準(zhǔn)電壓控制部363從目標(biāo)值存儲部365讀出比Vcc/2低的目標(biāo)值(例如 Vcc/4),生成令基準(zhǔn)電壓Vref為Vcc/4那樣的基準(zhǔn)電壓控制信號,控制基準(zhǔn)電壓生成部 36c。此外,例如在基準(zhǔn)電壓Vref為Vcc/2、來自A/D轉(zhuǎn)換器361的輸出信號為GND以下的情 況下,基準(zhǔn)電壓控制部363從目標(biāo)值存儲部365讀出比Vcc/2高的目標(biāo)值(例如Vcc3/4), 生成令基準(zhǔn)電壓Vref為Vcc3/4那樣的基準(zhǔn)電壓控制信號,控制基準(zhǔn)電壓生成部36c。
[0168] 如果基準(zhǔn)電壓生成部36c例如為通過電阻分割來生成基準(zhǔn)電壓Vref的結(jié)構(gòu),也可 以通過控制該電阻值控制基準(zhǔn)電壓。此外,也可以使用被內(nèi)置于基準(zhǔn)電壓生成部36c的A/ D轉(zhuǎn)換器控制基準(zhǔn)電壓Vref,如果基準(zhǔn)電壓生成部36c被進行PWM控制,也可以控制該PWM 信號的占空比而控制基準(zhǔn)電壓Vref。
[0169] 為了從檢測放大器262輸出的飽和狀態(tài)開始進行控制,如上述的例子那樣在閾值 存儲部364存儲Vcc或GND。當(dāng)然,也可以在閾值存儲部364存儲或設(shè)定規(guī)定的閾值Vcc、 GND電平以外的閾值。例如,如果有Vback與Vhand之差則能夠檢測人的手的活動即姿勢, 所以只要能夠從放大器262輸出與A/D轉(zhuǎn)換器361的最小分辨率對應(yīng)的電壓即可,考慮到 這一點,也可以在閾值存儲部364存儲或設(shè)定Vcc-(與A/D轉(zhuǎn)換器361的最小分辨率對應(yīng) 的電壓)或GND+ (與A/D轉(zhuǎn)換器361的最小分辨率對應(yīng)的電壓)。在圖38中,僅表示令閾 值為Vcc-(與A/D轉(zhuǎn)換器361的最小分辨率對應(yīng)的電壓)的情況,在圖示那樣來自放大器 262的輸出電壓超過該閾值的情況下開始基準(zhǔn)電壓Vref的控制。
[0170] 此外,也可以不僅考慮A/D轉(zhuǎn)換器361的最小分辨率而且考慮來自溫差電堆的檢 測信號中所含的噪聲電平地設(shè)定閾值。此外,也可以將與存儲在閾值存儲部364的閾值相 同的值作為目標(biāo)值存儲在目標(biāo)值存儲部365中。
[0171] 此外,也可以根據(jù)檢測的溫度范圍變更目標(biāo)值。例如在Vref=Vcc/2、溫差電堆 溫度Ts= 25°C的情況下,當(dāng)以來自放大器262的輸出信號在Vcc、GND飽和的溫度分別為 Tback= 35°C、15°C時,能夠檢測姿勢的溫度范圍(能夠檢測溫度范圍)AT= 20°C(= 35-15°C)。當(dāng)溫差電堆溫度Ts降低成為Ts= 20°C時,來自放大器262的輸出信號在Vcc、 GND飽和的溫度分別為Tback= 30°C、10°C。即,當(dāng)溫差電堆溫度變低時檢測到人體的溫度 或手的溫度中的任一溫度的情況下,來自放大器262的輸出信號飽和的可能性均變高。因 此,在預(yù)想溫差電堆Ts變得低的情況下,優(yōu)選能夠?qū)⑸鲜瞿軌驒z測溫度范圍AT維持或放 大至高溫側(cè)。因此,例如如果將基準(zhǔn)電壓設(shè)定為例如Vcc/4,則能夠在Ts= 20°C使能夠檢 測溫度范圍AT為35°C至15°C。該能夠檢測溫度范圍AT如上述那樣與溫差電堆Ts為 25°C的情況時相同。通過這樣變更基準(zhǔn)電壓,即使在溫差電堆的溫度Ts向低的方向變動的 情況下也能夠在恰當(dāng)?shù)哪軌驒z測溫度范圍AT進行姿勢檢測。在本例中將基準(zhǔn)電壓設(shè)定為 Vcc/4,但基準(zhǔn)電壓也可以考慮使用的溫差電堆的溫度范圍而確定。
[0172] 接著,對用于避免或抑制放大器262的輸出電壓的飽和的、放大器262的增益的控 制進行說明。該控制也由圖37的電路執(zhí)行。
[0173] 如上所述,在由比較部362判定為一定期間來自放大器262的輸出電壓(來自A/ D轉(zhuǎn)換器361的信號)為閾值Vcc以上或GND以下的情況下,首先控制基準(zhǔn)電壓Vref。此 時,不進行放大器262的增益控制。
[0174] 在該基準(zhǔn)電壓Vref的控制后還維持放大器262的輸出電壓的飽和的情況下,控制 放大器262的增益。例如,在基準(zhǔn)電壓Vref的控制后,在比較部362中,對一定期間(例如 幾秒鐘)來自放大器262的輸出電壓是否飽和、即來自A/D轉(zhuǎn)換器361的信號是否一定期 間為閾值Vcc以上或GND以下進行判定。如果判定為一定期間持續(xù)飽和,貝1」判定為需要控 制放大器262的增益。作為例外,在僅與多個溫差電堆中的一部分溫差電堆連接的放大器 262的輸出電壓飽和的情況下不進行控制。其理由是因為存在僅一部分溫差電堆故障或靠 近熱源的可能性。
[0175] 而且,在比較部362判定為需要放大器262的增益控制的情況下,比較部362將增 益控制信號輸出至增益控制部36b,控制成降低放大器262的增益。該增益控制信號既可以 基于存儲于閾值存儲部364的閾值生成,也可以基于存儲于目標(biāo)值存儲部365的目標(biāo)值生 成。此外,也可以如上述那樣考慮A/D轉(zhuǎn)換器361的分辨率和噪聲電平地確定。
[0176] 通常放大器的增益為了容易取得來自溫差電堆的低電平的檢測信號而設(shè)定得非 常高。因此,放大器的增益優(yōu)選維持得高。在本實施例中,即使如上所述那樣放大器262的 輸出電壓飽和,也不立即降低增益,而是首先控制基準(zhǔn)電壓Vref,在即使如此還維持飽和的 情況下降低放大器262的增益。因此,根據(jù)本實施例,能夠良好地維持來自溫差電堆的檢測 信號的取得并且抑制飽和。
[0177] 此外,在溫差電堆的一部分發(fā)生故障、檢測到放大器262的輸出電壓呈現(xiàn)飽和狀 態(tài)或由于靠近熱源而放大器262的輸出電壓呈現(xiàn)飽和狀態(tài)的情況下,也可以例如如圖39所 示那樣,在顯示圖像合成顯示警告消息39。通過該警告39的顯示,能夠向操作者通知不能 進行正常的姿勢的檢測。出錯顯示39也可以不在顯示圖像上進行,例如也可以進行LED(例 如圖25(b)的出錯顯示用光源15)的閃爍和/或從揚聲器鳴響出錯音。只要是能夠使得操 作者認(rèn)識到出錯的方法就可以為任何方法。
[0178] 接著,對能夠通過溫差電堆的溫度控制、避免飽和狀態(tài)而進行姿勢檢測的結(jié)構(gòu)進 行說明。本實施例構(gòu)成為,將溫差電堆的溫度控制成與手的溫度大致相同,并進一步通過調(diào) 整放大器262的增益、基準(zhǔn)電壓,即使小的信號也能夠進行檢測。圖40是本實施例的另一 檢測元件2的一個具體例,該檢測元件2除了具有溫差電堆(傳感器)261和放大器262,還 具有放大器/溫度控制部40、溫度檢測部41、溫度調(diào)整部42。此外,放大器/溫度控制部 40包括信號檢測部40a、增益控制部36b、溫度控制部40b、溫度目標(biāo)存儲部40c和基準(zhǔn)電壓 生成部36c〇
[0179] 接著,對圖40的動作進行說明。從傳感器261通過放大器262輸出的信號和溫度 檢測部41的輸出信號被輸入到放大器/溫度控制部40的信號檢測部40a。信號檢測部40a 使用來自放大器262的信號進行與圖37的說明相同的處理,向基準(zhǔn)電壓生成部36c和增益 控制部36b輸出控制信號?;鶞?zhǔn)電壓生成部36c和增益控制部36b通過與圖37的說明相 同的處理控制放大器262的基準(zhǔn)電壓Vref和增益。這些處理、控制與圖37的說明的處理、 控制相同,所以此處省略對其詳細的說明。
[0180] 而且,被輸入到信號檢測部40a的信號中來自溫度檢測部41的信號,進一步被輸 入到溫度控制部40b。溫度控制部40b控制溫度調(diào)整部42,使得由溫度檢測部41檢測到的 傳感器261的溫度成為存儲于溫度目標(biāo)值存儲部40c中的目標(biāo)溫度。溫度調(diào)整部42通過 將傳感器261加熱或冷卻來控制傳感器261的溫度,例如能夠利用珀耳帖元件、線圈等構(gòu)成 的加熱器等。通過控制供給至該珀耳帖元件、加熱器的電流,控制傳感器261的溫度。存儲 在溫度目標(biāo)值存儲部40c中的目標(biāo)溫度,被設(shè)定為接近人的手的溫度的值,例如36°C附近。
[0181] 圖41(a)是表示以使溫差電堆的溫度成為與人的手的溫度(作為體溫的36°C附 近)相同的方式進行控制時的放大器262的輸出電壓的圖。如圖所示,由于溫差電堆與手 為同一溫度,所以從上述式(4)、Vhand和Vback分別以以下的式5、式6表不。
[0182] Vhand=Vref(5)
[0183] Vback = a (Tback-Ts)+Vref (其中,a = a 1) (6)
[0184] 其中,式6的a表示放大器262的增益(放大率),此處作為a 1。
[0185] 多數(shù)情況下手的溫度比穿著衣服的人體高,通常Vback比Vhand低。因此,如果 將溫度控制成使溫差電堆的溫度與手的溫度相等,則如圖41 (a)和式5那樣成為Vhand= Vref,且能夠使Vback比基準(zhǔn)電壓Vref低,所以能夠避免放大器262的輸出電壓的飽和狀 態(tài)地進行姿勢的檢測。
[0186] 但是在姿勢檢測中,Vhand-Vback的值對檢測精度影響大。即,Vhand-Vback越大 則越容易檢測姿勢。因此,在上述的
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