CN102467300B - 光学式检测装置、电子设备及光学式检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光学式检测装置、电子设备及光学式检测方法，所述光学式检测装置具备：照射部，向沿着面状区域的区域照射照射光；第一及第二受光部，接受被对象物反射的照射光的反射光；以及运算部，基于第一及第二受光部中至少一方的受光结果，运算对象物的位置信息；第一受光部与面状区域之间的距离比第二受光部与面状区域之间的距离小，第一及第二受光部接受从沿着面状区域的方向入射的反射光。

Description

光学式检测装置、电子设备及光学式检测方法

技术领域

本发明涉及光学式检测装置、电子设备及光学式检测方法。

背景技术

近年来，在移动电话、个人电脑、车载导航装置、售票机、银行终端等电子设备中，使用了在显示部的前面配置有触摸屏的带位置检测功能的显示装置。通过该显示装置，用户可一边参照显示部中显示的图像，一边点击显示图像的图标等，从而输入信息。作为基于这样的触摸屏的位置检测方式，公知有例如电阻膜方式、静电电容方式等。

另一方面，在投影式显示装置(投影仪)、数字广告牌用的显示装置中，与移动电话、个人电脑的显示装置相比，其显示区域宽。因此，在这些的显示装置中，难以利用上述的电阻膜方式、静电电容方式的触摸屏来实现位置检测。

作为投影式显示装置用的位置检测装置的现有技术，公知有例如专利文献1所公开的技术。

专利文献1：日本特开平11-345085号公报

但是，在上述的现有技术中，根据目标物(object)的位置而移动指针(光标)的悬停(hovering)处理可轻松做到，但难以将悬停处理与指令处理(确定动作)相互切换，其中指令处理用于进行位置(point)的确定等。

在文字输入应用程序(application)中，指令处理对应于在与实际上由目标物(对象物)所描的位置对应的画面上位置描绘文字的处理(描绘指令)，悬停处理对应于不描绘文字而仅进行将光标向与描绘对象位置对应的画面上位置移动的处理。

若无法妥当地进行该两个处理的切换，则导致例如总是执行描绘指令而以连笔方式续写文字，从而无法表现出文字和文字之间、或者文字中的间隙等。另外，若总是只执行悬停处理(光标的移动处理)，则仅能够掌握描绘对象位置而无法描绘文字。

另外，也可以考虑利用指令处理和悬停处理都不被执行的状态(没有输入的状态)，来表现文字和文字之间，即切换指令处理与无输入状态，但由于该情况下无法进行悬停处理，所以产生无法识别描绘对象位置的问题。

另外，在选择/执行画面上的图标的应用程序(例如文件管理程序等)中，指令处理与图标的执行指令对应，悬停处理与图标的选择处理对应。该情况下，若不能妥当地进行悬停处理与指令处理的切换，则产生无法恰当地选择/执行用户所意图的图标的问题。

发明内容

根据本发明的几个方式，可以提供能够检测出对象物的位置信息，并根据图像显示面等面状区域与对象物的距离来进行悬停处理与指令处理之间的切换的光学式检测装置、电子设备及光学式检测方法等。

本发明为了至少解决上述问题中的一个，可以作为下述的方式或应用例来实现。

[应用例1]本应用例涉及的光学式检测装置具备：照射部，照射照射光；第一及第二受光部，接受被对象物反射后的所述照射光的反射光；以及运算部，基于所述第一及第二受光部中的至少一方的受光结果，运算所述对象物的位置信息；所述第一及第二受光部接受从沿着面状区域的方向入射的所述反射光，所述第二受光部与所述面状区域的距离比所述第一受光部与所述面状区域的距离短。

根据上述应用例，第二受光部在对象物与面状区域的距离短时接受反射光。另外，第一受光部在对象物与面状区域的距离长时接受反射光。因此，可以根据第一及第二受光部的受光结果来判别对象物与面状区域的距离。

[应用例2]在上述应用例中，所述照射部在与所述面状区域交叉的交叉方向，被配置在所述第一受光部与所述第二受光部之间。

根据上述应用例，可通过一个照射部对于第一及第二受光部能够检测出对象物的区域均匀地照射照射光。

[应用例3]在上述应用例中，所述第一及第二受光部包括：接受所述反射光的受光元件；和限制所述反射光向所述受光元件入射的方向的入射光限制部。

根据上述应用例，可防止第二受光部接受距离面状区域近的区域中的对象物引起的反射光，或防止第一受光部接受距离面状区域远的区域中的对象物引起的反射光，从而可提高对象物的检测精确度。

[应用例4]在上述应用例中，所述照射部在朝向所述面状区域的俯视时，以放射状照射强度根据照射方向而不同的所述照射光；所述运算部基于所述第一及第二受光部中至少一方的受光结果，运算所述对象物相对于所述照射部所处的方向。

根据上述应用例，由于照射光的强度根据照射方向而不同，所以根据对象物相对于照射部所处的方向，反射光的受光强度不同。因此，可基于反射光的受光强度检测出对象物相对于照射部所处的方向。

[应用例5]在上述应用例中，所述照射部包括：第一光源部，在光强度分布形成区域形成第一照射光强度分布；以及第二光源部，在所述光强度分布形成区域形成强度分布与所述第一照射强度分布不同的第二照射光强度分布；所述第一照射光强度分布是照射光的强度随着从所述光强度分布形成区域的一端侧朝向另一端侧而变弱的强度分布，所述第二照射光强度分布是照射光的强度随着从所述光强度分布形成区域的所述另一端侧朝向所述一端侧而变弱的强度分布。

根据上述应用例，可得到下述两种检测结果，即根据第一照射光强度分布的对象物的检测结果、和根据第二照射光强度分布的对象物的检测结果。通过比较这两种检测结果，可降低检测结果中含有的环境光等外界光的影响，能够提高检测的精确度。

[应用例6]本应用例涉及的电子设备具备上述应用例中的光学式检测装置。

根据上述应用例，在将对象物作为输入器件使用时，能够根据图像显示面等面状区域与对象物的距离来进行悬停处理与指令处理的切换，可实现具备用户易于使用的界面的电子设备。

[应用例7]本应用例涉及的光学式检测方法，用于检测对象物的位置信息，包括如下步骤：向沿着面状区域且被相互对置的第一及第二面夹持的第一区域照射照射光；向位于所述第一区域与所述面状区域之间，沿着所述面状区域并被相互对置的第三及第四面夹持的第二区域照射照射光；利用所述第一及第二区域中至少一方的区域来接受被所述对象物反射的所述照射光的反射光；以及基于所述反射光的受光结果，运算所述对象物的位置信息。

根据上述应用例，当对象物与面状区域的距离短时，在第二区域接受被对象物反射的反射光。另外，当对象物与面状区域的距离长时，在第一区域接受被对象物反射的反射光。因此，可根据第一及第二受光部的受光结果来判别对象物与面状区域的距离。

附图说明

图1是本实施方式的光学式检测装置的结构例。

图2(A)、图2(B)是受光部的结构例。

图3是受光部的剖面图。

图4是受光部的配置例。

图5是照射部的结构例。

图6是说明对指令处理和悬停处理进行切换时的对象物的移动的图。

图7(A)、图7(B)是说明坐标信息检测的方法的图。

图8(A)、图8(B)是发光控制信号的信号波形例。

图9是照射部的其他结构例。

图10是照射部的其他结构例。

图11是具有光学式检测装置的电子设备的结构例。

图12是光学式检测方法的流程图的一例。

附图标记说明：10...对象物，20...面状区域(显示面)，30a、30b...第一检测区域、第二检测区域，100...光学式检测装置，110(110a、110b)...照射部(第一照射部、第二照射部)，120a、120b...第一受光部、第二受光部，130...运算部，200...处理装置，111a、111b...第一光源部、第二光源部。

具体实施方式

以下，参照附图，说明本发明涉及的实施方式。

(光学式检测装置的结构例)

图1中表示了光学式检测装置100的基本的结构例。图1的光学式检测装置100包括：照射部110、第一受光部120a、第二受光部120b及运算部130。光学式检测装置100与基于光学式检测装置100检测出的对象物10的位置信息来进行规定处理的处理装置200相连接。另外，光学式检测装置100也可以是包括处理装置200的结构。另外，还可以通过信息处理装置(例如PC等)来实现运算部130、处理装置200的功能，通过照射部110及受光部120a、120b与上述信息处理装置联动地动作来实现光学式检测装置100。

照射部110包括具有LED(发光二极管)等发光元件的第一光源部111a、第二光源部111b，通过发光元件发光来进行照射光LT的照射。

第一受光部120a、第二受光部120b接受照射光LT被手指或笔等对象物10反射的反射光LR。

第二受光部120b在Z方向(与面状区域20交叉的方向)上位于照射部110的面状区域20侧这一侧，第一受光部120a配置于照射部110的另一侧。

这里，面状区域20例如是指信息处理装置的显示器的显示面，或投射型显示装置的投影面，或数字广告牌的显示器面等。另外，在通过三维显示器、全息摄影等的立体显示中，也可以是显示立体图像的虚拟的显示面。图1所示的例子中，面状区域20是沿X-Y平面的面。

对象物10是指由光学式检测装置100检测出的物体中至少具有反射照射光LT的性能的物体。

运算部130基于第一受光部120a、第二受光部120b中至少一方的受光结果，运算对象物10在Z方向上的位置信息、即Z位置信息。另外，运算部130也可以通过控制第一光源部111a、第二光源部111b的发光量，进一步运算出对象物10的X坐标信息及Y坐标信息。其中，关于通过运算部130运算Z位置信息、X坐标信息及Y坐标信息的方法将在后面进行说明。

处理装置200基于运算部130运算出的对象物10的Z位置信息，进行对指令处理(确定功能)与悬停处理(悬浮功能)实施切换的处理。

图2(A)、图2(B)中表示了受光部120a、120b的结构例。其中，由于受光部120a、120b结构相同，所以以第一受光部120a为例进行说明。

图2(A)是第一受光部120a的俯视图。第一受光部120a包括光敏二极管、光敏晶体管等受光元件121。受光元件121被安装在布线基板123上，并设置于铝等框体(case：外壳)124内。

另外，如图2(B)所示，第一受光部120a中设置有用于使受光元件121接受从规定的角度入射的光的入射光限制部122。入射光限制部122例如是狭缝(Slit)、遮光板(louver)等选择性地让光通过的部件。本实施方式中，在框体124上设置狭缝来作为入射光限制部122。

图3是第一受光部120a的剖面图。如图3所示，本实施方式的狭缝设置在受光元件121的前方侧。而且，狭缝具有相互对置的狭缝面125a、125b。通过这样设置，通过狭缝的光被限制为从由狭缝面125a、125b规定的角度范围入射的光。然后，受光元件121接受透过狭缝后的反射光LR。

在本实施方式中，狭缝面125a、125b设定为沿X-Y平面的面。因此，可限制反射光LR入射到受光元件121的入射方向与X-Y平面所成的角度。即，受光元件121接受Y-Z平面上的入射角度为规定范围内的入射光。

下面，利用图4来说明第一受光部120a、第二受光部120b受光的区域。

作为通过第一受光部120a接受对象物10的反射光LR来检测对象物10的区域，设定了第一检测区域30a。同样，作为通过第二受光部120b接受对象物10的反射光LR来检测对象物10的区域，设定了第二检测区域30b。

这里，检测区域30a、30b具体是指受光部120a、120b能够接受反射光LR而检测出对象物10，且对于其检测精度而言能够确保可以允许的范围的精度的区域。

第一受光部120a、第二受光部120b通过入射光限制部122，接受从沿着面状区域20的方向入射的反射光LR，而不接受从与沿着面状区域20的方向交叉的方向入射的反射光LR。

因此，如图4所示，第一检测区域30a成为沿着面状区域20的区域。同样，第二检测区域30b也成为沿着面状区域20的区域。第二检测区域30b被设定在第一检测区域30a和面状区域20之间。其中，第一检测区域30a、第二检测区域30b具有Z方向的宽度，第一检测区域30a的Z方向的宽度由第一受光部120a的狭缝宽度决定，第二检测区域30b的Z方向的宽度由第二受光部120b的狭缝宽度决定。例如，随着第一受光部120a的狭缝宽度变宽，第一检测区域30a的Z方向的宽度也变宽。

第一检测区域30a由以规定的间隔排列的第一区域面31、第二区域面32规定。其中，第一区域面31、第二区域面32是指与第一受光部120a能够受光的区域和不能受光的区域的边界对应的沿着面状区域20的面。

另外，第二检测区域30b由以规定的间隔排列的第三区域面33、第四区域面34规定，第三区域面33、第四区域面34是指与第二受光部120b能够受光的区域和不能受光的区域的边界对应的沿着面状区域20的面。

其中，从照射部110至少对第一检测区域30a、第二检测区域30b射出照射光LT。

如图4所示，照射部110在Z方向位于第一受光部120a和第二受光部120b之间。即，第一受光部120a、第二受光部120b在面向X方向的俯视时，被配置成夹持照射部110。因此，第二受光部120b与面状区域20的距离比第一受光部120a与面状区域20的距离短。通过这样配置，能够利用一个照射部110对第一检测区域30a、第二检测区域30b均匀地照射照射光LT。

其中，优选第一受光部120a、第二受光部120b相对于通过照射部110且沿着面状区域20的平面被配置成面对称。通过这样配置，在朝向面状区域20的俯视时，第一受光部120a与第二受光部120b重叠。因此，能够使第一受光部120a相对对象物10及照射部110的位置关系、与第二受光部120b相对对象物10及照射部110的位置关系相一致。由此，在后述的X坐标、Y坐标的运算中的受光强度-方向变换时，可分别对第一受光部120a，第二受光部120b使用共同的变换函数、变换表。因此，可以不需要准备多个变换函数、变换表地进行变换。

图5中表示了本实施方式的照射部110的结构例。图5的结构例的照射部110包括：第一光源部111a、第二光源部111b、导光件(lightguide)112以及照射方向设定部113。另外，还包括反射片116。而且，照射方向设定部113包括棱镜片114及百叶窗膜(louverfilm)115。

优选第一光源部111a、第二光源部111b照射的光是能够被用户的手指、触摸笔等对象物10高效地反射的波长段的光，或成为外界光的环境光中几乎不含有的波长段的光。具体而言，是在人体表面上的反射率高的波长段的光、即波长为850nm左右的红外光，或环境光中几乎不含有的波长段的光、即950nm左右的红外光等。

如图5所示，在导光件112的一端侧设置第一光源部111a。而且，在导光件112的另一端侧设置第二光源部111b。导光件112是对第一光源部111a、第二光源部111b发出的光源光进行导光的导光部件。导光件112形成为曲线形状，将来自第一光源部111a、第二光源部111b的光源光沿曲线状的导光路径进行导光。本实施方式的导光件112形成为其中心角为180度的圆弧形状，但也可以是中心角比180度小的圆弧形状。导光件112例如由丙烯酸树脂、聚碳酸酯等透明的树脂材料等形成。

在导光件112的内周侧设置有反射片116。其中，导光件112的内周侧是指圆弧的中心侧。而外周侧是指相对于内周侧的圆弧的半径方向上的相反侧。

反射片116被实施了用于调整来自导光件112的光源光的出光效率的加工。作为加工方法，例如可采用印刷反射点的丝网印刷方式，或通过压印、喷射来形成凹凸的成型方式，或槽加工方式等多种方法。

包括棱镜片114及百叶窗膜115的照射方向设定部113沿着导光件112的外周侧被设置为圆弧状，接受向导光件112的外周侧(外周面)射出的光源光。

棱镜片114将从导光件112的外周侧以低视角出射的光源光的方向，向法线方向(半径方向)侧提升，设定成出光特性的峰值处于棱镜片114的圆弧形状的法线方向。另外，百叶窗膜115对百叶窗膜115的圆弧形状的法线方向以外的方向的光(低视角光)进行遮光(cut)。

通过如上述那样构成照射部110，第一光源部111a对导光件112的一端侧的光入射面射出光源光，进行照射方向被设定为从曲线形状(圆弧形状)的导光件112的内周侧朝向外周侧的方向的照射光LT1的照射。另外，第二光源部111b对导光件112的另一端侧的光入射面射出光源光，进行照射方向被设定为从曲线形状的导光件112的内周侧朝向外周侧的方向的照射光LT2的照射。

即，将从导光件112的外周侧射出的光源光的方向设定(限制)为沿着导光件112的法线方向的照射方向。由此，照射光LT1、LT2以放射状向从导光件112的内周侧朝向外周侧的方向照射。

而且，被以放射状照射照射光LT1，从而在第一检测区域30a、第二检测区域30b形成(设定)第一照射光强度分布LID1。另一方面，被以放射状照射第二照射光LT2，从而在第一检测区域30a、第二检测区域30b形成强度分布与第一照射光强度分布LID1不同的第二照射光强度分布LID2。

这样，根据本实施方式的照射部110，通过在导光件112的一端设置第一光源部111a，在另一端设置第二光源部111b，并使第一光源部111a、第二光源部111b交替点亮，可以形成两个照射光强度分布LID1、LID2。具体而言，可以交替形成导光件112的一端侧的强度变强的照射光强度分布LID1、和导光件112的另一端侧的强度变强的照射光强度分布LID2。

通过形成这样的照射光强度分布LID1、LID2，并接受这些照射光强度分布LID1、LID2的照射光LT被对象物10反射的反射光LR，可将环境光等外界光的影响抑制到最低限度，能够以更高的精确度对对象物10进行检测。即，能够抵消外界光中所含的红外成分，从而能够将该红外成分对对象物10的检测所造成的不良影响抑制到最低限度。其中，对于外界光中所含的红外成分的抵消将在后面进行详细说明。

下面，参照图6，对运算部130中的Z位置信息的运算、处理装置200中的指令处理与悬停处理的切换方法进行说明。

在光学式检测装置100的利用方式中，当对面状区域20进行文字等的描绘时，假设从将手指、笔等对象物10靠近面状区域20之后开始描绘动作。具体而言，当用户想要开始描绘动作时，可以想到如图6所示，以A1、A2、A3的顺序使对象物10(图6的例子中为用户的手指)移动。

而且，在选择/执行画面上的图标的应用程序(例如文件管理程序等)中，可以想到以图6所示的A1、A2、A3的顺序使对象物10移动，来选择并执行图标。

这里，A1是第一受光部120a和第二受光部120b都没有受光的状态。A2是第二受光部120b没有受光，只有第一受光部120a受光的状态。A3是第一受光部120a和第二受光部120b两方皆受光的状态。

运算部130根据第一受光部120a、第二受光部120b的受光结果，运算出对象物10处于A1～A3中的哪个状态。然后，处理装置200对应A1～A3的各个状态对处理进行切换。具体而言，在A1的状态中，由于光学式检测装置100处于未检测出对象物10的状态，所以不执行处理。在A2的状态中，判断为处于决定动作的途中的状态，执行悬停处理。在A3的状态中，判断为正在执行决定动作，执行指令处理。

其中，在第一受光部120a没有受光，而只有第二受光部120b受光的情况下，虽在装置的构成上是难以想象的情形，但由于对象物10位于与面状区域20接近的位置，所以看作A3的状态而执行指令处理。但并非限定于此。通过这样的方式，能够恰当且自然地切换指令处理与悬停处理。

另外，这里指令处理是指令决定及指令执行中的至少一个处理。执行与某个指令的内容对应的处理，相当于在该指令决定后执行该指令。本实施方式中，在只进行指令的决定，而指令的执行是在空出一段时间间隔后进行的情形下，也视为进行了指令处理。但并非限定于此，将进行了指令执行的情形视为指令处理也无妨。

由此，在本实施方式涉及的光学式检测装置100中，能够利用对象物10的Z位置信息，将指令处理(确定功能)与悬停处理(悬浮功能)进行切换。因此，能够顺利地进行如上述那样的描绘处理、图标的选择/执行处理等，可实现用户易于使用的界面。

图7(A)、图7(B)是说明利用本实施方式的光学式检测装置100的坐标信息运算的方法的图。

图7(A)的E1是表示在图5的照射光强度分布LID1中，照射光LT1的照射方向的角度与该角度下的照射光LT1的强度之间的关系的图。在图7(A)的E1中，照射方向为图7(B)的DD1的方向(左方向)时强度变得最强。另一方面，在是DD3的方向(右方向)时强度变得最弱，而在DD2的方向成为其中间的强度。具体而言，照射光的强度对应于从方向DD1向方向DD3的角度变化而单调递减，例如线性(直线性)变化。其中，在图7(B)中，导光件112的圆弧形状的中心位置成为照射部110的配置位置PE。

另外，图7(A)的E2是表示在图5的照射光强度分布LID2中，照射光LT2的照射方向的角度与该角度下的照射光LT2的强度之间的关系的图。在图7(A)的E2中，照射方向为图7(B)的DD3的方向时强度变得最强。另一方面，在是DD1的方向时强度变得最弱，而在DD2的方向上变为其中间的强度。具体而言，照射光的强度对应于从方向DD3到方向DD1的角度变化而单调递减，例如线性变化。另外，在图7(A)中照射方向的角度与强度的关系为线性关系，但本实施方式并非仅限于此，例如还可以是双曲线的关系等。

而且，如图7(B)所示，假设在角度θ的方向DDB存在对象物10。于是，在通过第一光源部111a发光而形成了照射光强度分布LID1的情况(E1的情况)下，如图7(A)所示，存在于DDB(角度θ)的方向的对象物10的位置处的强度为INTa。另一方面，在通过第二光源部111b发光而形成了照射光强度分布LID2的情况(E2的情况)下，存在于DDB方向的对象物10的位置处的强度为INTb。

因此，通过求出这些强度INTa、INTb的关系，可以确定对象物10所处的方向DDB(角度θ)。然后，例如根据后述的图8(A)、图8(B)的方法求出从照射部110的配置位置PE到对象物10的距离，即可基于求出的距离与方向DDB来确定对象物10的位置。或者，如后述的图9所示，设置两个照射部110a、110b作为照射部110，如果求出对象物10相对于第一照射部110a、第二照射部110b各照射部的方向DDB1(θ1)、DDB2(θ2)，则可根据这些方向DDB1、DDB2和第一照射部110a与第二照射部110b之间的距离DS，确定对象物10的位置。

当要确定对象物10所处的方向时，使用用于根据强度INTa、INTb求出对象物10所处的方向DDB的变换函数、变换表。

变换函数是若将强度INTa、INTb作为变量输入，则输出方向DDB的函数。如图7(A)所示，如果是相对于照射方向的角度变化照射光的强度线性变化的情况，则变换函数由线性函数表示。

变换表是规定的强度INTa、INTb与规定的方向DDB对应的表。变换表在难以用函数表示强度INTa、INTb与方向DDB之间的关系时效果好。这些变换函数、变换表根据光学式检测装置100的构成、特性而事先获得。

当要求出这样的强度INTa、INTb的关系时，在本实施方式中，受光部120接受形成了照射光强度分布LID1时的对象物10的反射光LR1(第一反射光)。在将此时的反射光LR1的检测受光量设定为Ga时，该Ga与强度INTa对应。而且，受光部120接受形成了照射光强度分布LID2时的对象物10的反射光LR2(第二反射光)。在将此时的反射光LR2的检测受光量设定为Gb时，该Gb对应于强度INTb。因此，只要求出检测受光量Ga与Gb的关系，即可求出强度INTa、INTb的关系，从而可求出对象物10所处的方向DDB。

例如，将第一光源部111a的控制量(例如电流量)、变换系数、放出光量分别设定为Ia、k、Ea。另外，将第二光源部111b的控制量(电流量)、变换系数、放出光量分别设定为Ib、k、Eb。于是，下述式(1)、式(2)成立。

Ea＝k×Ia式(1)

Eb＝k×Ib式(2)

另外，将来自第一光源部111a的光源光(第一光源光)的衰减系数设定为fa，将与该光源光对应的反射光LR1的检测受光量设定为Ga。另外，将来自第二光源部111b的光源光(第二光源光)的衰减系数设定为fb，将与该光源光对应的反射光LR2的检测受光量设定为Gb。于是，下述式(3)、式(4)成立。

Ga＝fa·Ea＝fa·k·Ia式(3)

Gb＝fb·Eb＝fb·k·Ib式(4)

因此，检测受光量Ga与Gb之比如下述式(5)所示。

Ga/Gb＝(fa/fb)·(Ia/Ib)式(5)

这里，Ga/Gb可根据受光部120中的受光结果来确定，Ia/Ib可根据运算部130的控制量来确定。而且，图5(A)的强度INTa、INTb与衰减系数fa、fb具有唯一对应的关系。例如衰减系数fa、fb为小的值，衰减量大的情况意味着强度INTa、INTb小。另一方面，衰减系数fa、fb为大的值，衰减量小的情况意味着强度INTa、INTb大。因此，通过从上述式(5)求出衰减率之比fa/fb，能够求得对象物10的方向、位置等。

更具体而言，将一方的控制量Ia固定为Im，并控制另一方的控制量Ib，以使检测受光量之比Ga/Gb变成1。例如，进行使第一光源部111a、第二光源部111b反相交替点亮的控制，并解析检测受光量的波形，按照检测波形无法被观测的方式(Ga/Gb＝1)，控制另一方的控制量Ib。然后，根据此时的另一方的控制量Ib＝Im·(fa/fb)，求得衰减系数之比fa/fb，从而求出对象物10的方向、位置等。

另外，也可以如下述式(6)、式(7)所示，按照Ga/Gb＝1并且控制量Ia与Ib之和成为一定的方式进行控制。

Ga/Gb＝1式(6)

Im＝Ia+Ib式(7)

若将上述式(6)、式(7)代入到上述式(5)，则得到下述式(8)。

Ga/Gb＝1＝(fa/fb)·(Ia/Ib)

＝(fa/fb)·{(Im-Ib)/Ib}式(8)

根据上述式(8)，Ib可如下述式(9)那样表示。

Ib＝{fa/(fa+fb)}·Im式(9)

这里，若α＝fa/(fa+fb)，则上述式(9)可如下述式(10)那样表示，衰减系数之比fa/fb可利用α如下述式(11)那样表示。

Ib＝α·Im式(10)

fa/fb＝α/(1-α)式(11)

因此，如果控制成Ga/Gb＝1并且Ia与Ib之和成为一定值Im，则通过根据此时的Ib、Im由上述式(10)求出α，并将求得的α代入到上述式(11)，可以求得衰减系数之比fa/fb。由此，可求出对象物10的方向、位置等。然后，通过控制成Ga/Gb＝1并且Ia与Ib之和成为一定，可以抵消外界光的影响等，能够提高检测精度。

下面，说明利用本实施方式的光学式检测装置100来检测对象物10的坐标信息的方法的一例。图8(A)是关于第一光源部111a、第二光源部111b的发光控制的信号波形例。信号SLS1是第一光源部111a的发光控制信号，信号SLS2是第二光源部111b的发光控制信号，这些信号SLS1、SLS2成为反相的信号。另外，信号SRC是受光信号。

例如，第一光源部111a在信号SLS1为高电平时点亮(发光)，在低电平时熄灭。另外，第二光源部111b在信号SLS2为高电平时点亮(发光)，在低电平时熄灭。因此，在图8(A)的第一期间T1中，第一光源部111a和第二光源部111b交替点亮。即，在第一光源部111a点亮的期间中，第二光源部111b熄灭。由此，形成如图5所示的照射光强度分布LID1。另一方面，在第二光源部111b点亮的期间中，第一光源部111a熄灭。由此，形成如图5所示的照射光强度分布LID2。

这样，运算部130在第一期间T1中进行使第一光源部111a与第二光源部111b交替发光(点亮)的控制。而且，在该第一期间T1中，检测出从光学式检测装置100(照射部110)观察的对象物10所处的方向。具体而言，例如在第一期间T1中进行如上述式(6)、式(7)所示，Ga/Gb＝1并且控制量Ia与Ib之和成为一定那样的发光控制。然后，如图7(B)所示，求出对象物10所处的方向DDB。例如，根据上式(10)、式(11)求出衰减系数之比fa/fb，并通过图7(A)、(B)中说明的方法求出对象物10所处的方向DDB。

然后，在紧接着第一期间T1的第二期间T2中，基于受光部120中的受光结果，检测从照射部110到对象物10的距离(沿着方向DDB的方向上的距离)。然后，基于检测出的距离与对象物10的方向DDB，检测出对象物10的位置。即，在图8(B)中只要求出从照射部110的配置位置PE到对象物10的距离、和对象物10所处的方向DDB，即可确定对象物10的X、Y坐标位置。

具体而言，在图8(A)中，检测出从第一光源部111a、第二光源部111b根据发光控制信号SLS1、SLS2发光的定时到受光信号SRC激活的定时(接受反射光LR的定时)为止的时间Δt。即，检测出来自第一光源部111a、第二光源部111b的光被对象物10反射而由受光部120接受为止的时间Δt。由于光的速度已知，所以通过检测该时间Δt，可检测出到对象物10为止的距离。即，测定光的到达时间的滞差(时间)，根据光的速度求出距离。这样，通过根据光源的点亮定时与受光定时之间的时间之差求出距离，并将此与角度结果合并，可确定对象物10的位置。

其中，由于光的速度相当快，所以还存在只用电信号难以求出单纯的差量来检测时间Δt的问题。为了解决这样的问题，优选如图8(B)所示进行发光控制信号的调制。这里，图8(B)是根据控制信号SLS1、SLS2的振幅示意性地表示了光的强度(电流量)的示意的信号波形例。

具体而言，在图8(B)中，例如通过公知的连续波调制的TOF(TimeOfFlight)方式检测距离。在该连读波调制TOF方式中，利用以一定周期的连续波进行了强度调制的连续光。然后，通过照射强度被调制的光并且以比调制周期短的时间间隔多次接受反射光，来进行反射光波形的解调，并通过求出照射光与反射光的相位差来检测距离。另外，也可以在图8(B)中仅对与控制信号SLS1、SLS2中的任意一个对应的光进行强度调制。另外，也可以不是如图8(B)所示的时钟波形，而是以连续的三角波或Sin波进行了调制的波形。另外，也可以通过利用脉冲光作为连续调制后的光的脉冲调制的TOF方式检测距离。距离检测方法的详细说明例如公开于日本特开2009-8537号公报等。

(变形例)

图9中表示了本实施方式照射部110的变形例。在图9中，作为照射部110设置有第一照射部110a、第二照射部110b。这些第一照射部110a和第二照射部110b在沿着X-Y平面的方向上相隔规定的距离DS配置。例如，沿着图1的X方向相隔距离DS配置。

第一照射部110a以放射状射出强度根据照射方向而不同的第一照射光。第二照射部110b以放射状射出强度根据照射方向而不同的第二照射光。受光部120a(120b)接受来自第一照射部110a的第一照射光被对象物10反射而形成的第一反射光、和来自第二照射部110b的第二照射光被对象物10反射而形成的第二反射光。

运算部130基于第一反射光的受光结果，检测出对象物10相对于第一照射部110a的方向作为第一方向DDB1(角度θ1)。而且，基于第二反射光的受光结果，运算对象物10相对于第二照射部110b的方向作为第二方向DDB2(角度θ2)。然后，基于第一方向DDB1(θ1)及第二方向DDB2(θ2)和第一照射部110a与第二照射部110b之间的距离DS，求出对象物10的位置。根据图9的变形例，即使不像图8(A)、图8(B)所示那样求出照射部110(光学式检测装置100)与对象物10的距离，也可以检测出对象物10的位置。

另外，受光部120a(120b)的配置位置不限于图9所示的结构。例如，也可以如图10所示，是在第一照射部110a、第二照射部110b的配置位置PE1、PE2分别设置受光部120a(120b)的结构。

通过这样设置，即使在对象物10是如回归反射器件那样光的入射角和反射角相等的物体时，也能够高精确度地检测出对象物10的位置。

(电子设备的结构例)

图11中表示了利用本实施方式的光学式检测装置100的电子设备400(显示装置)的基本结构例。图11是将本实施方式的光学式检测装置100应用在被称为液晶投影仪或数字微镜器件的投影式显示装置(投影仪)时的例子。

本实施方式的电子设备400包括：光学式检测装置100、处理装置200及图像投射装置300(图像生成装置)。图像投射装置300从设置于框体前面侧的投射镜头向作为面状区域20的显示部的显示面放大投射图像显示光。具体而言，图像投射装置300生成图像的显示光，通过投射镜头将其向显示面出射。由此，图像被显示在显示面上。

在图11所示的结构例中，作为照射部配置有第一照射部110a、第二照射部110b。第一照射部110a与第二照射部110b在沿着显示面的方向上相隔规定的距离DS。具体而言，在X方向上相隔距离DS。如上所述，第一照射部110a沿着显示面以放射状照射强度根据照射方向而不同的第一照射光LT，第二照射部110b沿着显示面以放射状照射强度根据照射方向而不同的第二照射光LT。

第一受光部120a、第二受光部120b接受照射光LT被用户的手指或触摸笔等对象物10反射而形成的反射光LR。如图4所示，第一检测区域30a、第二检测区域30b在显示面(面状区域20)的前方侧(Z方向侧)沿着显示面设定。

而且，第一受光部120a、第二受光部120b在X方向位于第一照射部110a与第二照射部110b之间，在图11的结构例中位于中间。另外，在Z方向(与显示面交叉的方向)上，第二受光部120b位于第一照射部110a、第二照射部110b的面状区域20侧这一侧，第一受光部120a位于另一侧。即，在Z方向上，第一照射部110a、第二照射部110b位于第一受光部120a与第二受光部120b之间。

其中，优选第一受光部120a和第二受光部120b相对于通过第一照射部110a、第二照射部110b且沿着显示面的平面被面对称配置。通过这样配置，可使第一受光部120a相对于对象物10、第一照射部110a及第二照射部110b的位置关系、与第二受光部120b相对于对象物10、第一照射部110a及第二照射部110b的位置关系一致。因此，在对象物10所处的方向变化时，第一受光部120a的受光强度的变化与第二受光部120b的受光强度的变化相同。由此，在X坐标、Y坐标运算时的受光强度-方向变换中，可在第一受光部120a和第二受光部120b中使用相同的变换函数、变换表。因此，由于无需使用多个变换函数、变换表，所以可有高效使用存储器、CPU等的计算资源。

运算部130与第一受光部120a、第二受光部120b电连接，基于第一受光部120a、第二受光部120b的受光结果来运算对象物10的位置信息。另外，运算部130与第一照射部110a、第二照射部110b电连接，可控制第一照射部110a、第二照射部110b的发光量。

处理装置200与运算部130及图像投射装置300电连接，可基于对象物10的位置信息，执行描绘处理或执行光标移动处理。另外，在对投射到显示面上的图标进行选择/执行的应用程序(例如文件管理程序等)中，可恰当地选择/执行用户所意图的图标。另外，处理装置200也可以利用对象物10的X坐标信息及Y坐标信息，作为指令处理，进行描绘指令的决定及执行中的至少一个指令处理。

由此，能够如上所述那样执行文字、图形的描绘处理。具体而言，例如设想在电子黑板等装置中执行。

另外，本实施方式的显示装置并非限定于图11所示的投影式显示装置，还可应用于搭载在各种电子设备上的各种显示装置。另外，作为能够应用本实施方式的光学式检测装置100的电子设备，可设想个人电脑、车载导航装置、售票机、移动信息终端或银行终端等各种各样的设备。该电子设备例如可包括：显示图像的显示部(显示装置)、用于输入信息的输入部、基于被输入的信息等执行各种处理的处理部等。

(光学式检测方法)

图12是本实施方式的光学式检测装置100涉及的光学式检测方法的流程图的一例。首先，通过第一照射部110a、第二照射部110b向沿着面状区域(显示面)20的第一检测区域30a、第二检测区域30b照射照射光LT(步骤S1)。

然后，在第一受光部120a接受到反射光LR时(步骤S2：是)，基于在第一检测区域30a照射光LT被对象物10反射而形成的反射光LR来运算对象物10的位置信息(步骤S3)。然后，基于位置信息执行指令处理。

在第一受光部120a没有接受到反射光LR(步骤S2：否)，第二受光部120b接受到反射光LR时(步骤S4：是)，基于在第二检测区域30b照射光LT被对象物10反射而形成的反射光LR来运算对象物10的位置信息(步骤S5)。然后，基于位置信息执行悬停处理。

在第一受光部120a没有接受到反射光LR(步骤S2：否)，第二受光部120b也没有接受到反射光LR时(步骤S4：否)，不执行处理。

通过进行这样的操作，能够利用对象物10的Z位置信息，切换指令处理(确定功能)与悬停处理(悬浮功能)。因此，可顺利地执行如上所述那样的描绘处理、图标的选择/执行处理等，可实现用户易于使用的界面。

如上所述，对实施方式进行了详细的说明，但本领域技术人员应理解还可存在实质上没有脱离本发明的新方案及效果的多种变形。因此，这样的变形例全部落入到本发明的范围。例如，在说明书或附图中至少一次与更加广义或同义的不同用语一同记载的用语，在说明书或附图的任何地方中也都可以用其不同的用语来替换。另外，光学式检测装置、显示装置及电子设备的结构、动作也并非限定于本实施方式中说明那样，可存在各种变形实施。

Claims (6)

1.一种光学式检测装置，其特征在于，具备：

照射部，照射照射光；

第一及第二受光部，接受被对象物反射后的所述照射光的反射光；以及

运算部，基于所述第一及第二受光部中至少一方的受光结果，运算所述对象物的位置信息；

所述第一及第二受光部接受从沿着面状区域的方向入射的所述反射光，所述第二受光部与所述面状区域的距离比所述第一受光部与所述面状区域的距离短，

所述照射部在朝向所述面状区域的俯视时，以放射状照射强度根据照射方向而不同的所述照射光，

所述运算部基于所述第一及第二受光部中至少一方的受光结果，运算所述对象物相对于所述照射部所处的方向，

所述照射部包括：第一光源部，在光强度分布形成区域形成第一照射光强度分布；以及第二光源部，在所述光强度分布形成区域形成强度分布与所述第一照射光强度分布不同的第二照射光强度分布；

所述第一照射光强度分布是照射光的强度随着从所述光强度分布形成区域的一端侧朝向另一端侧而变弱的强度分布，所述第二照射光强度分布是照射光的强度随着从所述光强度分布形成区域的所述另一端侧朝向所述一端侧而变弱的强度分布。

2.根据权利要求1所述的光学式检测装置，其特征在于，

所述照射部在与所述面状区域交叉的交叉方向，被配置在所述第一受光部与所述第二受光部之间。

3.根据权利要求1所述的光学式检测装置，其特征在于，

所述第一及第二受光部包括：接受所述反射光的受光元件；和限制所述反射光向所述受光元件入射的方向的入射光限制部。

4.根据权利要求2所述的光学式检测装置，其特征在于，

所述第一及第二受光部包括：接受所述反射光的受光元件；和限制所述反射光向所述受光元件入射的方向的入射光限制部。

5.一种电子设备，其特征在于，具备权利要求1至4中任意一项所述的光学式检测装置。

6.一种光学式检测方法，其特征在于，用于检测对象物的位置信息，包括如下步骤：

第一光源部向沿着面状区域的光强度分布形成区域照射第一照射光以便形成第一照射光强度分布的步骤；

第二光源部向所述光强度分布形成区域照射第二照射光以便形成强度分布与所述第一照射光强度分布不同的第二照射光强度分布的步骤；

第一以及第二受光部从沿着所述面状区域的方向接收因所述第一照射光以及所述第二照射光被照射到所述对象物而产生的反射光的步骤；和

基于所述第一以及第二受光部的至少一方的受光结果，来运算所述对象物的位置信息的步骤，

所述第二受光部与所述面状区域的距离比所述第一受光部与所述面状区域的距离短，

所述第一照射光强度分布是照射光的强度随着从所述光强度分布形成区域的一端侧朝向另一端侧而变弱的强度分布，所述第二照射光强度分布是照射光的强度随着从所述光强度分布形成区域的所述另一端侧朝向所述一端侧而变弱的强度分布。