CN113138430A - 接近检测装置 - Google Patents

Abstract

提供针对显示器的显示面的整个区域都很好地检测用户的手的接近的接近检测装置。依次左右排列4个红外线LED和2个PD。根据LED(LED1)发光时的PD(PD1)的检测信号(A1)、LED(LED2)发光时的PD(PD1)的检测信号(A2)、LED(LED3)发光时的PD(PD2)的检测信号(A3)、LED(LED4)发光时的PD(PD2)的检测信号(A4)、LED(LED1)发光时的PD(PD2)的检测信号(E1)、LED(LED4)发光时的PD(PD1)的检测信号(E2)求出的max(Ei)/max(Aj)越小，则设定阈值以使其越小，如果max(Aj)超过了阈值，则检测出用户的手的接近。

Description

接近检测装置

技术领域

本发明涉及检测用户的手向显示器的显示面的接近的技术。

背景技术

作为检测用户的手向显示器的显示面的接近的技术，已知如下技术：从在显示器的显示面的下边的下方沿着该下边排列的几个红外线LED朝向显示器的显示面的前方照射红外光，由光电二极管检测用户的手所反射的红外光的反射光，从而检测用户的手向显示器的显示面的接近(例如专利文献1)。

在先技术文献

专利文献

[专利文献1]日本特开2019-74465号公报

发明内容

发明所要解决的课题

一般而言，红外线LED具有指向性，因此在从红外线LED观察的方向为相对于指向角的中心轴的角度大的方向上，红外光的强度变弱。

因此，在上述将几个红外线LED设置在显示器的下边的下方并检测用户的手向显示器的显示面的接近的技术中，在红外线LED的指向角的中心轴的方向上位于靠近红外线LED的位置的显示器的下方，与其他区域相比产生红外光的照射强度弱的区域，有时无法很好地检测用户的手向该区域的接近。

这样的问题虽然通过以窄间隔配置多个红外线LED以不产生红外光的照射强度弱的区域则可解决，但如果这样，则伴随着红外线LED的所需数量增加，导致成本增大。

于是，本发明的课题在于，使用数量比较少的红外线LED，并且针对显示器的显示面的整个区域都很好地检测用户的手的接近。

用于解决课题的手段

为了解决所述课题，本发明涉及一种接近检测装置，检测用户向显示器的显示面的接近，设置有：多个红外光源，在显示器的显示面的外侧沿着作为该显示面的一边的第1边排列配置，出射经过该显示面的前方的红外光；多个光检测器，在所述显示面的外侧沿着所述第1边排列配置；接近检测部，使用第1检测反射强度，以被设定的灵敏度检测用户向所述显示面的接近，所述第1检测反射强度是各所述红外光源所出射的红外光的反射光的由位于距出射了该红外光的所述红外光源比较近的位置的所述光检测器检测出的强度；以及灵敏度设定部，在仅一个所述红外光源出射红外光时，在由位于相对于该红外光源比较远的位置的光检测器检测出的反射光的强度、以及所述第1检测反射强度表现出在所述显示面的前方的靠近所述第1边的区域内发生反射的盖然性大的情况下，与未表现出在该区域内发生反射的盖然性大的情况相比，以使灵敏度更高的方式向所述接近检测部设定所述灵敏度。

另外，为了解决所述课题，本发明涉及一种接近检测装置，检测用户向显示器的显示面的接近，设置有：多个红外光源，在显示器的显示面的外侧沿着作为该显示面的一边的第1边排列配置，出射经过该显示面的前方的红外光；多个光检测器，在所述显示面的外侧沿着所述第1边排列配置；接近检测部，针对所述多个红外光源中的各个红外光源，将由依照预先决定的对应关系与该红外光源建立了对应的光检测器检测的该红外光源所出射的红外光的反射光的强度，作为该红外光源的出射光的第1检测反射强度，在各红外光源的出射光的第1检测反射强度所表现的所述红外光的反射光的强度超过被设定的阈值的情况下检测出用户向所述显示面的接近；以及阈值设定部，将所述多个红外光源之中的一个或多个红外光源作为对象红外光源，针对各对象红外光源，将由相对于该对象红外光源比依照所述对应关系与作为该对象红外光源的红外光源建立了对应的光检测器更远的光检测器检测的该对象红外光源所出射的红外光的反射光的强度，作为该对象红外光源的出射光的第2检测反射强度，根据各第2检测反射强度、以及各第1检测反射强度，与依照规定的评价函数求出的评价值相应地，以使阈值变化的方式对所述接近检测部设定所述阈值。

在此，这样的接近检测装置也可以构成为：在所述阈值设定部中，将各第2检测反射强度的最大值相对于各第1检测反射强度的最大值之比估算为所述评价值，在估算的评价值小于规定的等级时，与所述评价值不小于所述规定的等级时相比，以使阈值变小的方式对所述接近检测部设定所述阈值。

或者，这样的接近检测装置也可以构成为：在所述阈值设定部中，将各第2检测反射强度的最大值相对于各第1检测反射强度的最大值之比估算为所述评价值，以估算的评价值越小则使阈值越小的方式对所述接近检测部设定所述阈值。

另外，上述接近检测装置也可以构成为：在所述接近检测部中，在各第1检测反射强度的最大值超过被设定的阈值的情况下，检测出用户向所述显示面的接近。

根据如上的接近检测装置，检测在红外光的照射强度变弱的靠近配置有红外光源的显示器的边的区域中是否发生了反射，在该区域中发生了反射的情况下提高对用户的手的检测灵敏度，因此能够以仅对该区域提高了对用户的接近的检测灵敏度的方式，检测用户的手向显示器的显示面的接近。

因此，能够针对显示器的显示面的整个区域很好地检测用户的手的接近。

在此，本发明还一并提供具备以上的接近检测装置以及与该接近检测装置一体化的所述显示器的显示器单元。

另外，本发明还提供一种信息处理系统，具备以上的接近检测装置、所述显示器以及将所述显示器用于显示输出的数据处理装置，所述接近检测装置在检测出用户向所述显示面的接近时，将表示该接近的意思向所述数据处理装置通知。

发明效果

如上，根据本发明，能够使用数量比较少的红外线LED，并且针对显示器的显示面的整个区域很好地检测用户的手的接近。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式所涉及的信息处理系统的构成的框图。

图2是表示本发明的实施方式所涉及的显示器的配置的图。

图3是表示本发明的实施方式所涉及的接近检测传感器的配置的图。

图4是表示本发明的实施方式所涉及的接近检测传感器的动作时序的图。

图5是表示本发明的实施方式所涉及的接近检测传感器的其他动作时序的图。

图6是表示本发明的实施方式所涉及的接近检测传感器的区域检测的原理的图。

图7是表示本发明的实施方式所涉及的接近检测处理的流程图。

图8是表示本发明的实施方式所涉及的接近检测传感器的其他配置例的图。

附图标记说明：

1……数据处理装置，2……显示器，3……接近检测装置，4……周边装置，10……显示器单元，31……接近检测传感器，32……接近检测控制器，321……驱动部，322……检测部，323……检测控制部，3221……信号处理部，3222……模拟数字转换器，3223……多路复用器。

具体实施方式

以下，关于本发明的实施方式进行说明。

在图1中表示本实施方式所涉及的信息处理系统的构成。

信息处理系统是搭载于汽车的系统，具备：执行汽车导航应用、媒体播放器应用等的数据处理装置1、数据处理装置1用于影像显示的显示器2、接近检测装置3、以及数据处理装置1所利用的其他周边装置4。

在此，如图2所示，以显示器2与接近检测装置3一体化而成的显示器单元10的方式，在汽车的仪表盘的位于驾驶席与副驾驶席之间的位置使显示面朝向后方配置。

返回图1，接近检测装置3具备接近检测传感器31和接近检测控制器32。

接近检测传感器31具备：LED1、LED2、LED3、LED4这4个红外线LED、以及PD1和PD2这2个检测红外光的光电二极管。

另外，接近检测控制器32具备：驱动部321，驱动LED1、LED2、LED3、LED4并使其发光；检测部322，将PD1和PD2所输出的电流信号转换为表现向PD1和PD2入射的红外光的强度的强度信号并输出；以及检测控制部323，对驱动部321和检测部322的动作进行控制，并且根据由检测部322转换得到的信号所表现的红外光的强度，检测用户的手向显示器2的显示面的接近，并向数据处理装置1通知。

接下来，如图3的a、b所示，设为相对于显示器2决定左右方向、上下方向、前后方向，LED1、LED2、LED3、LED4以LED1、LED2、LED3、LED4的顺序从左向右，以大致等间隔配置在显示器2的下边的稍下的位置。其中，前方向是显示器2的显示方向。

另外，PD1被配置在LED1与LED2的中间的位置，PD2被配置在LED3与LED4的中间的位置，分别将入射的红外光的反射光转换为电流信号。

图3的a、b中的箭头表现LED1、LED2、LED3、LED4的指向角的中心轴，LED1、LED2、LED3、LED4朝向显示器2的前方上方倾斜地照射红外光。

图3的c表现在前后方向上观察的LED1、LED2、LED3、LED4的红外光的照射强度的分布，在显示器2的下方的部分，由于成为无论从哪一个LED观察相对于中心轴的角度都大的方向，因此产生红外光的照射强度变弱的区域。

接下来，接近检测控制器32的检测控制部323对驱动部321和检测部322的动作进行控制，以使其反复进行图4的a所示的循环。

在此，各循环包含如下时段：驱动部321仅使LED1发光，检测部322输出表现向PD1入射的红外光的强度的强度信号A1以及表现向PD2入射的红外光的强度的强度信号E1的时段；驱动部321仅使LED2发光，检测部322输出表现向PD1入射的红外光的强度的强度信号A2的时段；驱动部321仅使LED3发光，检测部322输出表现向PD2入射的红外光的强度的强度信号A3的时段；以及驱动部321仅使LED4发光，检测部322输出表现向PD2入射的红外光的强度的强度信号A4以及表现向PD1入射的红外光的强度的强度信号E2的时段。

接下来，在图4的b中表示检测部322的构成。

如图所示，检测部322具备：与PD1和PD2这两个光电二极管分别对应设置的信号处理部3221与模拟数字转换器3222(A/D3222)的组。

各组的信号处理部3221进行将所对应的光电二极管所输出的电流信号向电压信号转换等信号处理，各组的模拟数字转换器3222对同组的信号处理部3221所输出的电压信号进行数字转换并向检测控制部323输出。

在此，接近检测控制器32的检测控制部323也可以对驱动部321和检测部322的动作进行控制，以替代图4的a所示的循环，而使其反复进行图5的a所示的循环。

图5的a所示循环包含如下时段：驱动部321仅使LED1发光，检测部322输出表现向PD1入射的红外光的强度的强度信号A1的时段；驱动部321仅使LED2发光，检测部322输出表现向PD1入射的红外光的强度的强度信号A2的时段；驱动部321仅使LED3发光，检测部322输出表现向PD2入射的红外光的强度的强度信号A3的时段；驱动部321仅使LED4发光，检测部322输出表现向PD2入射的红外光的强度的强度信号A4的时段；驱动部321仅使LED1发光，检测部322输出表现向PD2入射的红外光的强度的强度信号E1的时段；以及驱动部321仅使LED4发光，检测部322输出表现向PD1入射的红外光的强度的强度信号E2的时段。

在此，在像这样由接近检测控制器32的检测控制部323对驱动部321和检测部322的动作进行控制，以使其反复进行图5的a所示的循环的情况下，检测部322构成为如图5的b所示，来替代图4的b所示的构成。

在图5的b所示的构成中，控制部具备多路复用器3223(MPX3223)、一个信号处理部3221、以及一个模拟数字转换器3222。

多路复用器3223在图5的a所示的循环中，在检测部322输出表现向PD1入射的红外光的强度的强度信号A1、A2、E2的时段中，选择PD1所输出的电流信号并向信号处理部3221输出，在检测部322输出表现向PD2入射的红外光的强度的强度信号A3、A4、E1的时段中，选择PD2所输出的电流信号并向信号处理部3221输出。信号处理部3221进行将从多路复用器3223输入的电流信号向电压信号转换等信号处理，模拟数字转换器3222对信号处理部3221所输出的电压信号进行数字转换并向检测控制部323输出。

在此，图5的a所示的循环不包含同时取得表现向PD1入射的红外光的强度的强度信号和表现向PD2入射的红外光的强度的强度信号的时段，因此具有如下优点：能够将在包含同时取得的时段的图4的a所示的循环中如图4的b所示在检测部322中需要2组的信号处理部3221与模拟数字转换器3222的组，如图5的b所示削减为1组。

在图4的a、图5的a的循环中，表现仅使LED1发光时向PD2入射的红外光的强度的强度信号E1在如图6的a1所示的显示器2的左上方的区域A＿E1中由于用户的手发生了反射时，与在其他区域中发生了反射的情况相比示出更大的值。

这是因为：显示器2的左上方的区域A＿E1被LED1所出射的红外光以比较强的强度照射，而且，LED1、PD2与区域A＿E1的位置关系如图6的a1所示，处于在区域A＿E1中发生的反射所导致的LED1所出射的红外光的反射光以比较强的强度到达PD2的位置关系，相对于此，其他区域成为LED1所出射的红外光的照射的强度比较弱的区域，或者成为LED1与PD2的位置关系如图6的a2所示为在该区域内发生的反射所导致的LED1所出射的红外光的反射光不会到达PD2或仅以比较弱的强度到达PD2的位置关系的区域。

另外，同样地在图4的a、图5的a的循环中，表现仅使LED4发光时向PD1入射的红外光的强度的强度信号E2在如图6的b所示的显示器2的右上方的区域A＿E2中由于用户的手发生了反射时，与在其他区域中发生了反射的情况相比示出更大的值。

因此，强度信号E1、E2的大小，成为用户的手是否位于显示器2的上方的区域(区域A＿E1、或者区域A＿E2)的基准。

接下来，关于接近检测控制器32的检测控制部323所进行的接近检测处理进行说明。

在图7中表示该接近检测处理的次序。

如图所示，检测控制部323在图4的a或者图5的a所示的每次的循环中，如果从检测部322取得了强度信号A1、A2、A3、A4、E1、E2(步骤702)，则使用规定的评价函数f()通过V＝f(A1、A2、A3、A4)计算强度信号A1、A2、A3、A4的评价指数V(步骤704)。评价函数f()设为根据强度信号A1、A2、A3、A4计算显示面的前方的显示面的附近的物体所导致的反射的大小的函数。作为一例，评价函数f()能够使用计算强度信号A1、A2、A3、A4的最大值的函数、或A1、A2、A3、A4的一次组合函数(a×A1+b×A2+c×A3+d×A4)等。

另外，计算强度信号A1、A2、A3、A4的最大值max(A1、A2、A3、A4)作为MA(步骤706)，检查MA是否超过规定的阈值Thmin(步骤708)，如果未超过，则直接返回步骤702，等待从检测部322取得下次的循环的强度信号A1、A2、A3、A4、E1、E2。阈值Thmin使用在显示器2的显示面的前方的显示面的附近由于用户的手发生了反射时MA能够取的最小的值。

另一方面，如果MA超过规定的阈值Thmin(步骤708)，则计算强度信号E1、E2的最大值作为ME(步骤710)。

然后，通过EY＝ME/MA计算EY(步骤712)，与EY的值相应地调整阈值Th(步骤714)。

在步骤714中，在EY小时与EY大时相比，以使阈值Th变小的方式调整阈值Th。更具体而言，在步骤714中，例如在EY小于预先决定的规定值时将阈值Th设定为第1值，在EY不小于规定值时将阈值Th设定为大于第1值的第2值。或者，EY越小，则设定阈值Th以使其越小。

然后，将步骤704中计算的V与阈值Th比较(步骤716)，如果V不大于阈值Th，则直接返回步骤702，等待从检测部322取得下次的循环的强度信号A1、A2、A3、A4、E1、E2。

另一方面，在评价指数V大于阈值Th的情况下，检测出用户的手向显示器2的显示面的接近，向数据处理装置1通知用户的手的接近(步骤718)。

然后，返回步骤702，等待从检测部322取得下次的循环的强度信号A1、A2、A3、A4、E1、E2。

以上，关于检测控制部323所进行的接近检测处理进行了说明。

在此，如上所述E1、E2在显示器2的上方的区域中由于用户的手发生了反射时成为比较大的值，在显示器2的下方的区域中由于用户的手发生了反射时成为比较小的值。

另一方面，MA的大小表现由于用户的手在显示器2的显示面的前方的显示面的附近发生的反射的大小。

因此，在ME相对于MA小的情况，即，在以上的接近检测处理的步骤712中计算的EY＝ME/MA小时，能够判别为不是在显示器2的上方的区域内，而是在下方的区域内的位置由于用户的手发生了反射。

另外，在步骤714中，在EY小时与EY大时相比，以使阈值Th变小的方式调整阈值Th，从而针对产生红外光的照射强度变弱的区域的显示器2的下方的部分，能够使用比用户的手存在于显示器2的上方的区域的位置的情况更小的阈值Th检测用户的手的接近。

即，能够以使对用户的手向产生红外光的照射强度变弱的区域的显示器2的显示面的下方的部分接近的检测灵敏度，比对用户的手向显示器2的显示面的其他部分接近的检测灵敏度更高的方式，检测用户的手向显示器2的显示面的接近，因此关于产生红外光的照射强度变弱的区域的显示器2的下方的部分，也能够很好地检测用户的手向该部分的接近。此外，如果关于显示器2的显示面的下方的部分以外的部分也统一地提高用户的手的检测灵敏度，则导致用户的手与显示器2的显示面远离时也检测出用户的手向显示面接近等误检测，但根据本实施方式，这样的误检测的发生得到抑制。

因此，能够针对显示器2的显示面的整个区域都很好地检测用户的手的接近。

另外，在以上的接近检测处理中，使用了强度信号A1、A2、A3、A4的最大值作为评价指数MA，但评价指数MA只要表现PD1、PD2中检测的反射光的大小的程度即可，可以设为使用其他值。另外，在以上的接近检测处理中，使用了强度信号E1、E2的最大值作为评价指数ME，但评价指数ME只要表现仅使LED1时在PD2中检测的反射光的大小和仅使LED4点灯时在PD1中检测的反射光的大小的程度即可，可以设为使用其他值。另外，在以上的接近检测处理中，使用了ME/MA作为EY，但EY只要是与检测物处于显示器区域的上部或者处于下部具有大概的相关性的指标值即可，可以设为使用其他值。

另外，在以上的实施方式中，使用了LED1、LED2、LED3、LED4这4个红外线LED、以及PD1、PD2这2个光电二极管，但红外线LED的数量也可以是4以外的数量，光电二极管的数量也可以是2以外的数量。

其中，在该情况下，关于一个或者相距比较远的多个红外线LED，也将使该红外线LED点灯时的由距点灯的红外线LED比较远的光电二极管检测的强度信号，替代上述的强度信号E1、E2，用于检测用户的手是否存在于显示器2的上方的区域的位置。

即，例如图8的b所示，在将LED1、PD1、LED2、LED3、PD2、LED4、LED5、PD3、LED6这6个红外线LED和3个光电二极管以该记载的顺序从左向右排列配置的情况下，与仅使LED1点灯时由PD3检测的强度信号、以及仅使LED6点灯时由PD1检测的强度信号的大小相应地，检测用户的手是否存在于显示器2的上方的区域的位置。

或者，例如与仅使LED1点灯时由PD2检测的强度信号、以及仅使LED6点灯时由PD2检测的强度信号的大小相应地，检测用户的手是否存在于显示器2的上方的区域的位置。

或者，例如与仅使LED4或者LED5点灯时由PD1检测的强度信号、以及仅使LED2或者LED3点灯时由PD3检测的强度信号的大小相应地，检测用户的手是否存在于显示器2的上方的区域的位置。

另外，在以上的实施方式中，将多个红外线LED和多个光电二极管配置在显示器2的下边的稍下的位置，但这可以设为配置在显示器2的任意的边的稍外侧的位置。即，例如也可以图8的b所示，将LED1、LED2、LED3、LED4这4个红外线LED和PD1、PD2这2个光电二极管配置在显示器2的右边的稍靠右侧的位置。

Claims (7)

1.一种接近检测装置，检测用户向显示器的显示面的接近，其特征在于，具有：

多个红外光源，在显示器的显示面的外侧沿着作为该显示面的一边的第1边排列配置，出射经过该显示面的前方的红外光；

多个光检测器，在所述显示面的外侧沿着所述第1边排列配置；

接近检测部，使用第1检测反射强度，以被设定的灵敏度检测用户向所述显示面的接近，所述第1检测反射强度是各所述红外光源所出射的红外光的反射光的由位于距出射了该红外光的所述红外光源比较近的位置的所述光检测器检测出的强度；以及

灵敏度设定部，在仅一个所述红外光源出射红外光时，由相对于该红外光源位于比较远的位置的光检测器检测出的反射光的强度、以及所述第1检测反射强度，表现出在所述显示面的前方的靠近所述第1边的区域内发生了反射的盖然性大的情况下，与未表现出在该区域内发生了反射的盖然性大的情况相比，以使灵敏度更高的方式对所述接近检测部设定所述灵敏度。

2.一种接近检测装置，检测用户向显示器的显示面的接近，其特征在于，具有：

多个红外光源，在显示器的显示面的外侧沿着作为该显示面的一边的第1边排列配置，出射经过该显示面的前方的红外光；

多个光检测器，在所述显示面的外侧沿着所述第1边排列配置；

接近检测部，针对所述多个红外光源中的各个红外光源，将由依照预先决定的对应关系与该红外光源建立了对应的光检测器检测出的该红外光源所出射的红外光的反射光的强度，作为该红外光源的出射光的第1检测反射强度，在各红外光源的出射光的第1检测反射强度所表现的所述红外光的反射光的强度超过被设定的阈值的情况下，检测出用户向所述显示面的接近；以及

阈值设定部，将所述多个红外光源之中的一个或多个红外光源作为对象红外光源，针对各对象红外光源，将相对于该对象红外光源比依照所述对应关系与作为该对象红外光源的红外光源建立了对应的光检测器更远的光检测器检测出的该对象红外光源所出射的红外光的反射光的强度，作为该对象红外光源的出射光的第2检测反射强度，根据各第2检测反射强度、以及各第1检测反射强度，与依照规定的评价函数求出的评价值相应地，以使阈值变化的方式向所述接近检测部设定所述阈值。

3.如权利要求2所述的接近检测装置，其特征在于，

所述阈值设定部将各第2检测反射强度的最大值相对于各第1检测反射强度的最大值之比估算为所述评价值，在估算的评价值小于规定的等级时，与所述评价值不小于所述规定的等级时相比，以使阈值变小的方式对所述接近检测部设定所述阈值。

4.如权利要求3所述的接近检测装置，其特征在于，

在所述接近检测部中，在各第1检测反射强度的最大值超过被设定的阈值的情况下，检测出用户向所述显示面的接近。

5.如权利要求2所述的接近检测装置，其特征在于，

所述阈值设定部将各第2检测反射强度的最大值相对于各第1检测反射强度的最大值之比估算为所述评价值，以估算的评价值越小则使阈值越小的方式对所述接近检测部设定所述阈值。

6.如权利要求5所述的接近检测装置，其特征在于，

在所述接近检测部中，在各第1检测反射强度的最大值超过被设定的阈值的情况下，检测出用户向所述显示面的接近。

7.如权利要求2所述的接近检测装置，其特征在于，

在所述接近检测部中，在各第1检测反射强度的最大值超过被设定的阈值的情况下，检测出用户向所述显示面的接近。

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