CN113010036A - 接近检测装置 - Google Patents

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Abstract

课题在于，提供能够消除不能检测区域的接近检测装置。解决手段在于，本发明的接近检测装置使用发光元件(LED)、以及接受来自该发光元件(LED)的照射光被物体反射而成的反射光的受光元件(PD)，检测物体的接近。以使从发光元件(LED)照射的照射光的一部分朝向来自发光元件(LED)的照射光未充分到达的区域反射的方式，在发光元件的附近配置反射镜(100)，而且以能够以大范围接受来自发光元件(LED)的反射光的方式，在受光元件的附近设置反射镜(110)。

Description

接近检测装置
技术领域
本发明涉及检测物体有无接近的接近检测装置，尤其涉及被安装于触摸面板式显示器等电子设备的接近检测装置。
背景技术
近年来，随着使用触摸面板式显示器的输入或手势输入等得到实用，向车载显示器搭载接近检测装置的情况不断增加。接近检测装置例如使用发出红外光的红外LED和光电二极管等受光元件，利用红外光照射物体，并接受其反射光，从而检测物体的接近。例如，专利文献1的电子设备公开了如下接近传感器：在显示器的下部配置了4个红外LED和1个受光元件，或者在显示器的上部配置了2个红外LED和1个受光元件，且在下部配置了2个红外LED和1个受光元件。另外，专利文献2、3的显示装置在显示器的下部设置接近传感器，在通过接近传感器检测出用户的手接近时，变更显示器的画面的发光亮度或者显示画面的内容，从而实现视觉辨认性的提高。
在先技术文献
专利文献
[专利文献1]日本特开2013－218549号公报
[专利文献2]日本特开2010－191288号公报
[专利文献3]日本特开2009－216888号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在图1中表示以往的接近检测装置的一例。如同图所示，在触摸面板式显示器1的下部，设置了收容发出红外线的4个LED1、LED2、LED3、LED4和受光元件PD的收容部件2。LED1～LED4在水平方向上以大致等间隔配置，在其中央附近配置受光元件PD。
如图1的(B)所示，如果用户的操作对象4接近于显示器1，则来自LED2的照射光3被操作对象4反射而成的反射光由受光元件PD接受，检测出操作对象4的接近。如图2的(A)所示，为了将LED1～4及受光元件PD配置于显示器1的下部的收容部件2，且在显示器1的前表面形成检测区域5，不得不将LED1～LED4的照射方向也就是说光轴O设为从显示器1的表面逐渐离开的倾斜方向。
具备这样的接近检测功能的显示器1一般被搭载于车内的中心控制台，但在显示器的靠近驾驶席的区域中，有时需要进行调整来缩短检测距离，以便不会误检测驾驶者对转向器或手柄的操作。图2的(B)表示为了以防止误检测为目的缩短检测距离，而减弱了LED的红外光的输出的例子。红外光向倾斜方向照射，因此在缩短进深方向的照射距离的同时，高度方向的照射距离也变短，结果由于光无法到达显示器上部而产生无法检测的不能检测区域(盲点)6。此外，为了缩短检测距离(也就是说减弱检测能力)，除了减弱LED的红外光的输出之外，也有提高受光元件PD的检测的阈值的方法，但在原理上是相同的。
图3的(A)是示意性地表示在缩短了LED1～LED4的检测距离的情况下，在显示器1的显示画面的上部产生无法检测的盲点(不能检测区域6)的图。另外，在图3的(B)中，是示意性地表示了在设定为仅缩短驾驶席侧的LED1、LED2的检测距离(图中是左驾车的例子)、而朝向副驾驶席侧逐渐延长检测距离的情况下，在驾驶席侧的显示器1的上部产生不能检测区域6的图。
如果产生了这样的不能检测区域6，则例如用户即使为了操作该不能检测区域6中显示的图标而使手接近，也无法将其检测出来，产生无法输入用户操作的不佳情况。
本发明的目的在于，解决上述现有的课题，提供能够消除不能检测区域的接近检测装置。
用于解决课题的手段
本发明所涉及的接近检测装置使用发光元件、以及接受来自该发光元件的照射光被物体反射而成的反射光的受光元件，检测物体的接近，包含：第1反射部件，以使从发光元件照射的照射光的一部分朝向来自发光元件的照射光未充分到达的区域反射的方式，被安装于发光元件的附近；以及第2反射部件，以能够以大范围接受来自发光元件的反射光的方式，被安装于受光元件的附近。
在某实施方式中，所述发光元件是LED，所述第1反射部件以反射作为相对于所述发光元件的光轴处于一定的角度以内的照射光且朝向第1反射部件的一部分的照射光的方式被安装。在某实施方式中，所述第2反射部件以使作为相对于所述受光元件的光轴处于一定的角度以内的反射光且朝向第2反射部件的一部分的反射光被接受的方式被安装。在某实施方式中，所述发光元件及所述受光元件被一体地安装于电子设备的周边。在某实施方式中，所述电子设备是车载显示器装置。在某实施方式中，在电子设备的附近安装有多个所述发光元件，多个发光元件各自的光轴相对于所述电子设备为倾斜方向，电子设备的基于驾驶席侧的发光元件的检测距离比基于副驾驶席侧的发光元件的检测距离短，至少在驾驶席侧的发光元件的附近安装有第1反射部件。在某实施方式中，所述发光元件及所述受光元件被安装于电子设备的下部，所述发光元件朝向所述电子设备的上方照射，所述第1反射部件将所述发光元件的照射光的一部分朝向上方反射。在某实施方式中，在电子设备的下部沿左右方向配置了多个所述发光元件的情况下，在所述发光元件的至少1个的下部分别安装有宽度被限制的第1反射部件。在某实施方式中，所述发光元件及所述受光元件分别被安装于电子设备的左右，在左右之中至少一方的发光元件和受光元件各自的附近安装有所述第1及第2反射部件。在某实施方式中，接近检测装置还包含用于收容发光元件及受光元件的收容部件，在该收容部件中，形成用于收容所述发光元件和所述第1反射部件的第1空间、以及用于收容所述受光元件和所述第2反射部件的第2空间，在第1空间的第1面安装有所述发光元件，在与该第1面成一定的角度的第2面安装有所述第1反射部件，在第2空间的第3面安装有所述受光元件，在与该第3面成一定的角度的第4面安装有所述第2反射部件。在某实施方式中，在所述第2面与所述第4面处于大致相等的高度，且所述发光元件的光轴与所述受光元件的光轴的高度大致相等时，第1反射部件被安装在比第2反射部件高的位置。
发明效果
根据本发明，通过设置朝向来自发光元件的照射光未充分到达的区域反射照射光的一部分的第1反射部件，能够以低成本消除不能检测区域。进而，通过以能够以大范围接受来自发光元件的反射光的方式设置第2反射部件，能够以低成本消除不能检测区域。
附图说明
图1表示以往的接近检测装置的一例，图1的(A)是显示器的主视图，图1的(B)是表示操作对象的检测例的图。
图2中图2的(A)是说明以往的接近检测装置的检测区域的图，图2的(B)是说明在缩短了检测距离的情况下产生不能检测区域的图。
图3中图3的(A)是示意性地表示在缩短了整体的检测距离的情况下产生不能检测区域的图，图3的(B)是示意性地表示在缩短了驾驶席侧的检测距离的情况下产生不能检测区域的图。
图4是表示本发明的实施例所涉及的接近检测装置的发光部的构成的概略截面图。
图5是说明本发明的实施例所涉及的LED的反射镜的作用的图，图5的(A)表示未搭载反射镜的情况下的照射例，图5的(B)表示搭载了反射镜的情况下的照射例，图5的(C)表示提高了反射镜的搭载位置的情况下的照射例。
图6中图6的(A)是例示LED的配光特性的图，图6的(B)是说明从正面观察的LED与反射镜的位置关系的图。
图7是表示本发明的实施例所涉及的接近检测装置的受光部的构成的概略截面图。
图8中图8的(A)是例示受光元件的受光特性的图，图8的(B)是说明从正面观察的受光元件与反射镜的位置关系的图。
图9中图9的(A)是说明LED的正下与LED间的位置相比检测灵敏度不同的图，图9的(B)是说明在LED间的位置对检测灵敏度进行补偿的方法的图。
图10是说明本发明的实施例所涉及的接近检测装置的效果的图。
图11是表示本发明的其他实施例所涉及的接近检测装置并进行说明的图。
附图标记说明：
1：显示器
2：收容部件
3：LED的照射光
4：操作对象
5：检测区域
6：不能检测区域
100：反射镜
102：高度调整部件(偏置部件)
110：反射镜。
具体实施方式
接下来，关于本发明的实施例的方式进行说明。在1个方式中，本发明的接近检测装置包含发光元件、以及接受从被该发光元件所发出的光照射的物体反射的反射光的受光元件，以光学方式检测物体有无接近。发光元件例如是具有指向性的发光二极管或激光二极管等，受光元件是光电二极管或光电晶体管等。1个或者多个发光元件和1个或者多个受光元件被一体地安装于电子设备等的周边，检测用户的操作对象向电子设备的接近。在检测到用户的操作对象的接近时，电子设备进行与其相应的动作。安装有接近检测装置的电子设备不作特别限定，例如是将用户的操作对象的接近作为用户输入的显示器等电子装置。
[实施例]
接下来，关于本发明的实施例所涉及的接近检测装置进行说明。本实施例的接近检测装置构成为在触摸面板式显示器的下部配置发出红外光的LED和接受红外光的受光元件。触摸面板式显示器检测用户的操作对象(例如手指等)的接近，进行与该检测相应的显示控制(例如显示菜单画面或显示下一画面等)。
在车内的中央控制台搭载了触摸面板式显示器时，为了防止误检测驾驶者所进行的驾驶操作，有时要求缩短驾驶席侧的检测距离。如果缩短了检测距离，则如图2的(B)或图3所示，在显示器上部产生不能检测区域(盲点)。在本实施例中，为了抑制产生这样的不能检测区域，在LED的前表面下侧配置反射镜，使从LED照射的光的一部分向显示器上部的可能成为不能检测区域的区域反射，同时在受光元件的前表面下侧也配置反射镜，能够以大范围更有效地接受来自用户的操作对象的反射光。
图4表示本实施例的包含LED的发光部的概略截面图。如图4的(A)所示，在显示器1的下部处一体安装的收容部件2中，形成用于收容LED等的凹部20。凹部20例如是矩形，具有底面22、与底面22相邻的侧面24、以及与侧面24相邻的上表面26。在侧面24经由未图示的电路基板等安装有LED。LED从凹部20的开放的面照射红外光L。此外，在此为了使说明易于理解，将LED的光轴O表示为水平，但应该注意在实际上如图2的(A)所示，光轴O被设定为相对于显示器的平坦的面(显示画面)为倾斜方向，在显示器的显示画面的前方形成检测区域。另外，凹部20的开放的面被透射红外光的盖体覆盖。
在凹部20的底面22，安装有用于反射LED的照射光L的一部分的反射镜100。反射镜100例如是平板反射镜(平面镜)。反射镜100位于LED的前表面下侧，将从LED朝向下方照射的光的一部分朝向上方反射从而生成反射光L1。反射光L1照射由于缩短了检测距离而LED的照射光未充分到达的显示器上部，抑制产生不能检测区域。反射镜100的大小、位置被恰当地调整，以使反射光L1充分照射可能成为不能检测区域的区域。
图4的(B)表示将反射镜100的搭载位置朝向光轴O进一步提高的例子。在底面22安装有具有一定的高度的偏置部件102，在其上安装有反射镜100。但是，偏置部件102不是必须的，反射镜100也可以设为包含偏置部件102的厚度在内的厚度。通过使反射镜100靠近光轴O，反射镜100反射光轴O附近的强光，能够增强向盲点的照射光L2。
图5的(A)是未搭载反射镜的LED的照射例，表示了仅通过来自LED的直接光，向显示器1的上部的照射不充分。图5的(B)是如图4的(A)所示搭载了反射镜100时的LED的照射例，表示了通过反射镜100的反射光L1照射显示器1的上部。图5的(C)是如图4的(B)所示使反射镜100的位置在光轴方向上提高时的照射例，表示了通过反射镜100的反射光L2照射到对显示器1的上部进行操作的用户操作对象4的前端部分。像这样，反射镜100改善照射光不充分的区域的检测灵敏度，另一方面，显示器1的中央或下部的需要的检测范围的检测灵敏度不发生劣化。
在图6的(A)中表示LED的配光特性的例子。一般而言，LED的配光特性中，光轴方向(0°)最强，随着从光轴远离而变弱。将照射强度成为光轴方向的一半的角度称为半值角。在本实施例中，使用半值角为10°～30°的LED，通过反射镜100反射半值角内的比较强的照射光。
图6的(B)例示了从正面方向观察的LED与反射镜100的相对性的位置关系。宽度Wa是反射镜100的宽度，距离Ha是LED的光轴O到反射镜100的表面的距离，照射光L3是LED的半值角的照射光。通过调整宽度Wa及距离Ha，反射镜100反射LED的半值角内的强照射光，使该反射光L3朝向可能成为盲点的照射不充分的区域照射，从而能够增强照射。反射镜100的距离Ha如图4的(B)所示能够通过使用偏置部件102来调整。
图7表示本实施例的包含受光元件的受光部的概略截面图。如同图所示，在收容部件2形成与发光元件处同样的凹部20，在侧面24经由电路基板等安装有受光元件PD，在底面22安装有反射镜110。受光元件PD经由凹部20的开放的面(或者透射盖体)，接受被用户的操作对象4反射的反射光R。另外，反射镜110位于受光元件PD的前表面下侧，使得在受光元件PD接受大范围的光。例如，反射光R1表示被反射镜110向受光元件PD反射的光，而且是如果没有反射镜110则不会被受光元件PD接受的反射光。此外，在此也为了使说明易于理解，将受光元件PD的光轴O表示为水平，但应该注意在实际上，光轴O与LED的光轴同样被设定为相对于显示器的平坦的面(显示画面)为倾斜方向。
在图8的(A)中表示受光元件PD的受光特性的例子。一般而言，受光元件PD的受光特性的半值角比LED大，因此不需要提高反射镜110的位置，相反以能够接受大范围的反射光的方式在低的位置配置具有大反射面的反射镜是更有效的。
图8的(B)例示了从正面方向观察的受光元件PD与反射镜110的相对性的位置关系。宽度Wb是反射镜110的宽度，距离Hb是受光元件PD的光轴O到反射镜110的表面的距离，反射光R2是受光元件PD的半值角的反射光。通过调整宽度Wb及距离Hb，反射镜110接受受光元件PD的半值角内的强反射光，对于来自可能成为盲点的区域的反射光也能够有效地接受。假如收容LED的凹部的底面与收容受光元件PD的凹部的底面处于同一高度，则反射镜110的距离Hb比反射镜100的距离Ha大。但是，使发光元件与受光元件的底面的高度相同的构成是一例，本发明不限定于此。
另外，根据LED的配光特性，LED正下的检测灵敏度高，在LED与LED的间隙的位置，由于照射强度变弱而检测灵敏度变低。在图9的(A)中表示该情形。在LED1、LED2、LED3的光轴附近，照射强，直到检测距离Da为止检测灵敏度好(○)，但在LED之间的位置，照射弱，虽然直到检测距离Db(Db＜Da)为止检测灵敏度好，但如果超过该距离则检测灵敏度变低(X)。例如，在用户的操作对象4沿着箭头S划动时，检测有可能变得不稳定。
这样的配光特性的不均性特别在距LED的距离短的检测范围的下部(显示器的下部)显著。于是，在本实施例中，为了补偿检测距离Da、Db的不均性，使得针对LED配置的反射镜100的宽度Wa变窄，使得向下部的光从反射镜100的左右穿过。由此，在LED正下方向由于反射镜100而检测用的照射光减少，另一方面，由于从反射镜100的左右穿过的光，如图9的(B)所示检测距离Da’(Da’比Da稍短：Da’＜Da)与检测距离Dc之差变小(检测距离变得均等)，LED的间隙的检测灵敏度得到补偿。
图10的(A)、(B)是说明本实施例的接近检测装置的效果的图，分别对应于图3的(A)、(B)。如在图3的(A)中说明的那样，如果为了防止误检测而缩短了LED1～LED4的检测距离，则在显示器1的上部产生不能检测区域6。在本实施例中，如图10的(A)所示，通过LED1～LED4所搭载的反射镜100照射可能成为不能检测区域6的显示器1的上部，而且通过受光元件PD所搭载的反射镜110接受大范围的来自操作对象的反射光，因此能够消除不能检测区域6。
另外，如在图3的(B)中说明的那样，由于缩短驾驶席侧的LED1、LED2的检测距离，在显示器1的驾驶席侧的上部产生不能检测区域6。在本实施例中，如图10的(B)所示，至少通过LED1所搭载的反射镜100照射可能成为不能检测区域6的显示器1的驾驶席侧的上部，而且通过受光元件PD所搭载的反射镜110接受大范围的来自操作对象的反射光，因此能够消除不能检测区域6。
通常，为了消除不能检测区域即盲点，需要用于对其进行检测的光学系统及处理用IC，但在本实施例中，通过使用廉价的反射镜能够简单而且低成本地实现与其同等程度的性能。
接下来，关于本发明的其他实施例进行说明。在上述的实施例中，将发光部及受光部配置于显示器1的下部，但用于接近检测的发光部及受光部的安装位置被包含车体的设计必要条件制约，不限于一定能够配置于显示器下部。在本实施例中，如图11的(A)所示，在显示器1的左右分别安装有收容部件2，在该处安装有发光部(LED和反射镜)及受光部(受光元件和反射镜)。
在这样的构成中，在想要缩短驾驶席侧的检测距离的情况下，如图11的(B)所示，减弱了驾驶席侧(本例设想为左驾车)的LED的检测距离(减弱了照射光)，但在本例中也由于来自LED的照射光向倾斜方向照射，因此在进深方向的照射距离变短的同时水平方向的照射距离也变短。结果，在显示器1的中央附近产生不能检测区域(盲点)6。
在本实施例中，也通过在LED的前表面下侧如图4的(A)或者(B)所示配置反射镜100，用反射镜100的反射光7照射可能成为不能检测区域的显示器1的中央附近。由此，显示器1的中央附近的检测灵敏度得到改善，能够消除不能检测区域。在本实施例中，针对驾驶席侧配置的LED和受光元件分别适用反射镜100、110即可，针对副驾驶席侧的LED及受光元件不需要搭载反射镜。
在上述实施例中，在显示器的下部配置了4个LED和1个受光元件，但本发明不限定于这样的构成。即，LED的数量、受光元件的数量是任意的，而且配置LED、受光元件的位置是任意的。另外，在上述实施例中，表示了将接近检测装置安装于显示器的例子，但本发明的接近检测装置也可以安装于显示器以外的电子设备。进而在上述实施例中，表示了在收容部件的凹部内安装LED及受光元件的例子，但其为一例，LED及受光元件的安装方法是任意的。另外，凹部的形状不限定于底面、侧面及上表面正交的矩形，也可以是这些面以任意的角度交叉的形状，还可以是矩形以外的形状。进而在上述实施例中，例示了平板反射镜(平面镜)作为反射镜100、110，但如果使LED的照射光聚光或者扩散也能够得到同等的效果，则也可以是凹面反射镜或者凸面反射镜。
以上详述了本发明的具体实施方式，但本发明不限定于特定的实施方式，在权利要求书记载的发明的主旨的范围中，能够进行各种变形、变更。

Claims (13)

1.一种接近检测装置，使用发光元件、以及接受来自该发光元件的照射光被物体反射而成的反射光的受光元件，检测物体的接近，包含：
第1反射部件，以使从发光元件照射的照射光的一部分朝向来自发光元件的照射光未充分到达的区域反射的方式，被安装于发光元件的附近；以及
第2反射部件，以能够以大范围接受来自发光元件的反射光的方式，被安装于受光元件的附近。
2.如权利要求1所述的接近检测装置，
所述发光元件是LED，所述第1反射部件以反射作为相对于所述发光元件的光轴处于一定的角度以内的照射光且朝向第1反射部件的一部分的照射光的方式被安装。
3.如权利要求2所述的接近检测装置，
所述一定的角度是半值角。
4.如权利要求3所述的接近检测装置，
所述第2反射部件以作为相对于所述受光元件的光轴处于一定的角度以内的反射光且朝向第2反射部件的一部分的反射光被接受的方式被安装。
5.如权利要求4所述的接近检测装置，
所述一定的角度是半值角。
6.如权利要求1所述的接近检测装置，
所述发光元件及所述受光元件被一体地安装于电子设备的周边。
7.如权利要求6所述的接近检测装置，
所述电子设备是车载显示器装置。
8.如权利要求7所述的接近检测装置，
在电子设备的附近安装有多个所述发光元件，多个发光元件各自的光轴相对于所述电子设备为倾斜方向，
电子设备的基于驾驶席侧的发光元件的检测距离比基于副驾驶席侧的发光元件的检测距离短，至少在驾驶席侧的发光元件的附近安装有第1反射部件。
9.如权利要求8所述的接近检测装置，
所述发光元件及所述受光元件被安装于电子设备的下部，所述发光元件朝向所述电子设备的上方照射，所述第1反射部件将所述发光元件的照射光的一部分朝向上方反射。
10.如权利要求9所述的接近检测装置，
在电子设备的下部沿左右方向配置了多个所述发光元件的情况下，在所述发光元件的至少1个的下部分别安装有宽度被限制的第1反射部件。
11.如权利要求8所述的接近检测装置，
所述发光元件及所述受光元件分别被安装于电子设备的左右，在左右之中至少一方的发光元件和受光元件各自的附近安装有所述第1及第2反射部件。
12.如权利要求1至11的任一项所述的接近检测装置，
接近检测装置还包含用于收容发光元件及受光元件的收容部件，在该收容部件中，形成用于收容所述发光元件和所述第1反射部件的第1空间、以及用于收容所述受光元件和所述第2反射部件的第2空间，
在第1空间的第1面安装有所述发光元件，在与该第1面成一定的角度的第2面安装有所述第1反射部件，
在第2空间的第3面安装有所述受光元件，在与该第3面成一定的角度的第4面安装有所述第2反射部件。
13.如权利要求12所述的接近检测装置，
在所述第2面与所述第4面处于大致相等的高度，且所述发光元件的光轴与所述受光元件的光轴的高度大致相等时，第1反射部件被安装于比第2反射部件高的位置。
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