JP2021117189A - 近接検出装置、ディスプレイユニット及び情報処理システム - Google Patents
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Abstract
Description
また、本発明は、以上の近接検出装置と、前記ディスプレイと、前記ディスプレイを表示出力に用いるデータ処理装置を備えた情報処理システムも提供する。この情報処理システムにおいて、前記近接検出装置は、前記表示面へのユーザの接近を検出したときに、当該接近の旨を前記データ処理装置に通知する。
まず、第1の実施形態について説明する。
図1に、本第1実施形態に係る情報処理システムの構成を示す。
情報処理システムは自動車に搭載されるシステムであり、カーナビゲーションアプリケーションやメディアプレイヤアプリケーション等を実行するデータ処理装置1、データ処理装置1が映像表示に用いるディスプレイ2、近接検出装置3、データ処理装置1が利用する、その他の周辺装置4を備えている。
近接検出センサ31は、LED1、LED2、LED3、LED4の4つの赤外線LEDと、PD1とPD2の、赤外光を検出する2つのフォトダイードを備えている。
また、近接検出コントローラ32は、LED1、LED2、LED3、LED4を駆動して発光させる駆動部321、PD1とPD2が出力する電流信号をPD1とPD2に入射した赤外光の強度を表す強度信号に変換し出力する検出部322、駆動部321と検出部322の動作を制御すると共に検出部322が出力する強度信号が表す赤外光の強度より、ユーザの手のディスプレイ2の表示面への接近を検出し、データ処理装置1に通知する検出制御部323とを備えている。
ここで、各サイクルは、駆動部321がLED1のみを発光し、検出部322がPD1に入射した赤外光の強度を表す強度信号A1とを出力するピリオドと、駆動部321がLED2のみを発光し、検出部322がPD1に入射した赤外光の強度を表す強度信号A2を出力するピリオドと、駆動部321がLED3のみを発光し、検出部322がPD2に入射した赤外光の強度を表す強度信号A3を出力するピリオドと、駆動部321がLED4のみを発光させ、検出部322がPD2に入射した赤外光の強度を表す強度信号A4を出力するピリオドとを含む。
図5に、この近接検出処理の手順を示す。
図示するように、検出制御部323は、図4に示す各回のサイクルにおいて、強度信号A1、A2、A3、A4を検出部322から取得したならば(ステップ502)、強度信号A1、A2、A3、A4の評価指数Vを所定の評価関数f()を用いてV=f(A1、A2、A3、A4)により算出する(ステップ504)。評価関数f()は、強度信号A1、A2、A3、A4から、表示面の前方の表示面の近傍の物体による反射の大きさを算出する関数とする。一例としては、評価関数f()としては、強度信号A1、A2、A3、A4の最大値を算出する関数や、A1、A2、A3、A4の一次結合関数(a×A1+b×A2+c×A3+d×A4)などを用いることができる。
G=(1×A1+2×A2+3×A3+4×A4)/(A1+A2+A3+A4)
ここで、重心Gは、赤外光LEDの強度分布の重心の座標を表しており、A1のみ検出されて他の値がゼロの場合の重心の座標値を1、A4のみ検出されて他の値がゼロの場合び重心の座標値を4、その中間の位置を1と4の間の座標値として表している。
次に、ステップ504で算出したVとしきい値Thを比較し(ステップ514)、評価指数Vがしきい値Thより大きくなければ、そのままステップ502に戻り、次回のサイクルの強度信号A1、A2、A3、A4の検出部322からの取得を待つ。
ここで、ステップ512では、ステップ514、516によってユーザの手の接近が検出されることとなる領域である検出領域の上下方向に見た範囲が図3cに示した範囲となるように、ユーザの手による反射が発生している左右方向の位置を表す重心Gの値に応じた値にしきい値Thを設定する。
以上のように本第1実施形態によれば、ユーザの手の表示面への接近の検出に用いる4つの赤外線LEDと2つのフォトダイオードのみを用いて、ユーザの手の接近を検出する領域である検出領域の前方向境界までの表示面からを距離、すなわち、ユーザの手の接近を検出する感度を、表示面上の左右方向の位置毎に任意に設定することができる。
以下、本発明の第2の実施形態について説明する。
本第2実施形態において、近接検出コントローラ32の検出制御部323は、図8aに示すサイクルが繰り返し行われるように、駆動部321と検出部322の動作を制御する。
図示するように、本第2実施形態は、検出制御部323は、図4に示す各回のサイクルにおいて、強度信号A1、A2、A3、A4、E1を検出部322から取得したならば(ステップ1002)、強度信号A1、A2、A3、A4の評価指数Vを所定の評価関数f()を用いてV=f(A1、A2、A3、A4)により算出する(ステップ1004)。評価関数f()は、強度信号A1、A2、A3、A4から、表示面の前方の表示面の近傍の物体による反射の大きさを算出する関数とする。一例としては、評価関数f()としては、強度信号A1、A2、A3、A4の最大値を算出する関数や、A1、A2、A3、A4の一次結合関数(a×A1+b×A2+c×A3+d×A4)などを用いることができる。
G=(1×A1+2×A2+3×A3+4×A4)/(A1+A2+A3+A4)
また、第1実施形態と同様に、重心Gに応じた値に、しきい値Thを設定する(ステップ1012)。
ステップ1016では、Ezが大きいときに、Ezが小さいときよりも、しきい値Thが小さくなるように、しきい値Thの調整を行う。より具体的には、nを予め定めた正の整数として、Ezが予め定めた所定値より大きいときにしきい値Thをn%減少し、Ezが所定値より大きくないときにしきい値Thを変更しない。または、Ezが大きくなるほど小さくなるようにしきい値Thを増減して、しきい値Thを調整する。
さて、ここで、A1は、ディスプレイ2の左方の領域でユーザの手による反射が生じているときには比較的大きな値となる。また、上述のようにE1は、ディスプレイ2のおおよそ左方の上方の領域でユーザの手による反射が生じているときには比較的大きな値となり、ディスプレイ2の左方の上方の領域でのユーザの手による反射が生じていないときには比較的小さな値となる。
なお、以上に示した第2実施形態の近接検出処理では、EzとしてA1×E1を用いたが、Ezとしては、第1の実施形態において、運転席側の上部の検出が弱くなってしまうことを補償する必要のある領域をおよそ判別できる信号であればほかの値を用いてもよい。
本第3実施形態が上述の第1実施形態と、LED1、LED2、LED3、LED4、PD1、PD2の配置と、検出制御部323が行う近接検出処理のみが異なる。
すなわち、本第3実施形態では、図11に示すように、ディスプレイ2の表示面の左辺の少し左側に、LED1、PD1、LED2を上から下に向けて当該記載の順序で配置し、ディスプレイ2の表示面の右辺の少し右側に、LED3、PD2、LED4を上から下に向けて当該記載の順序で配置する。
図示するように、この近接検出処理では、図4に示す各回のサイクルにおいて、強度信号A1、A2、A3、A4を検出部322から取得したならば(ステップ1202)、強度信号A1、A2、A3、A4の評価指数Vを所定の評価関数f()を用いてV=f(A1、A2、A3、A4)により算出し(ステップ1204)、強度信号A1、A2、A3、A4の最大値をMAとして算出する(ステップ1206)。
評価関数f()は、強度信号A1、A2、A3、A4から、表示面の前方の表示面の近傍の物体による反射の大きさを算出する関数とする。一例としては、評価関数f()としては、強度信号A1、A2、A3、A4の最大値を算出する関数や、A1,A2,A3,A4の一次結合関数((a×A1+b×A2+c×A3+d×A4)なども用いることができる。
の最大値を評価指数Vとして算出し(ステップ1204)、強度信号A1、A2、A3、A4の最大値をMAとして算出する(ステップ1206)
そして、MAがしきい値Thminを超えているかどうかを調べ(ステップ1208)、超えていなければ、そのままステップ1202に戻り、次回のサイクルの強度信号A1、A2、A3、A4の検出部322からの取得を待つ。
Gx={1×(A1+A2)+2×(A3+A4)}/(A1+A2+A3+A4),
Gy={1×(A1+A3)+2×(A2+A4)}/(A1+A2+A3+A4)
ここで、強度信号A1、A2、A3、A4には、予め、その強度信号が強度を表す反射光として反射された赤外光を出射した赤外LEDの左右方向の並びに従った順番が強度信号のx座標として割り当てられ、その強度信号が強度を表す反射光として反射された赤外光を出射した赤外LEDの上下方向の並びに従った順番が強度信号のy座標として割り当てられている。
また、重心Gxは、表示面の前方のユーザの手による反射が発生している左右方向の位置の推定値を1から2までの値で表し、当該推定される位置が右側であるほど大きい値をとり、当該位置が左側であるほど小さい値をとる。また、重心Gyは、表示面の前方のユーザの手による反射が発生している上下方向の位置の推定値を1から2までの値で表し、当該推定される位置が下側であるほど大きい値をとり、当該位置が上側であるほど小さい値をとる。
そして、ステップ1204で算出したVとしきい値Thを比較し(ステップ1214)、評価指数Vがしきい値Thより大きくなければ、そのままステップ1202に戻り、次回のサイクルの強度信号A1、A2、A3、A42の検出部322からの取得を待つ。
ここで、ステップ1212では、ステップ1214、1216によってユーザの手の接近が検出されることとなる表示面前方の領域である検出領域の前方向境界が所要の形状となるように、すなわち、表示面上の各位置から検出領域の前方向境界までの距離が、検出領域の前方向境界の所要の形状に整合する距離となるように、ユーザの手による反射が発生している左右方向の位置を表す左右方向重心Gxと、ユーザの手による反射が発生している上下方向の位置を表す上下方向重心Gyに応じてしきい値Thを設定する。
なお、以上の第1実施形態、第2実施形態、第3実施形態の近接検出処理では、評価指数MAとして強度信号A1、A2、A3、A4の最大値を用いたが、評価指数VとしてはPD1、PD2において検出した反射光の大きさの程度を表すものであれば、他の値を用いるようにしてよい。
Claims (9)
- ディスプレイの表示面へのユーザの接近を検出する近接検出装置であって、
ディスプレイの表示面の外側に、当該表示面の一辺である第1辺に沿って並べて配置した、前記表示面の前方を通る赤外光を出射する複数の赤外光源と、
前記表示面の外側に配置された1または複数の光検出器と
前記光検出器で検出した前記各赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度を用いて、設定された感度で前記表示面へのユーザの接近を検出する近接検出部と、
前記光検出器が検出した、各赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度に応じて、前記第1辺に沿った方向である第1方向についての反射が発生した位置である第1方向位置を推定し、推定した第1方向位置と、予め設定されている第1方向位置と感度との関係に応じて定まる感度に、前記近接検出部の感度を設定する感度設定部とを有することを特徴とする近接検出装置。 - 請求項1記載の近接検出装置であって、
前記感度設定部は、前記光検出器が検出した赤外光の反射光の強度分布の重心を前記第1方向位置を示す値として算定することを特徴とする近接検出装置。 - 請求項1または2記載の近接検出装置であって、
前記ディスプレイは、自動車の左右方向について運転席と助手席の間の位置に配置されており、
前記第1方向は、当該自動車の左右方向と一致し、
前記予め設定されている第1方向位置と感度との関係は、前記第1方向位置が表示面の運転席側の領域内の位置であるときに、前記第1方向位置が表示面の助手席側の領域内の位置であるときに比べ、感度が低くなる関係であることを特徴とする近接検出装置。 - 請求項1、2または3記載の近接検出装置であって、
前記近接検出部は、前記複数の赤外光源の各々について前記光検出器で検出した、当該赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度の最大値が、設定されたしきい値を超える場合に前記表示面へのユーザの接近を検出し、
前記第1方向位置と感度との関係は、前記第1方向位置と前記しきい値との関係として定義されており、
前記感度設定部は、推定した第1方向位置と、予め設定されている第1方向位置としきい値との関係に応じて定まるしきい値に、前記近接検出部のしきい値を設定することを特徴とする近接検出装置。 - 請求項3記載の近接検出装置であって、
前記光検出器として、前記第1辺に沿って並べて配置した複数の光検出器を有し、
前記近接検出部は、前記複数の赤外光源の各々について、当該赤外光を出射した前記赤外光源に比較的近い位置にある前記光検出器で検出した、当該赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度を、当該赤外光源の出射光の第1の検出反射強度として、各赤外光源の出射光の第1の検出反射強度が表す、前記赤外光の反射光の強度が、設定されたしきい値を超える場合に前記表示面へのユーザの接近を検出し、
前記第1方向位置と感度との関係は、前記第1方向位置と前記しきい値との関係として定義されており、
前記感度設定部は、
推定した第1方向位置と、予め設定されている第1方向位置としきい値との関係に応じて定まるしきい値に、前記近接検出部のしきい値を設定すると共に、
運転席寄りにある赤外光源に対して比較的離れている光検出器で検出した、当該運転席寄りにある赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度と、運転席寄りにある赤外光源の前記第1の検出反射強度との双方が所定のレベルよりも大きい場合には、前記関係に応じて定まるしきい値に代えて、当該しきい値を、より小さなしきい値となるように調整したしきい値に、前記近接検出部のしきい値を設定することを特徴とする近接検出装置。 - ディスプレイの表示面へのユーザの接近を検出する近接検出装置であって、
ディスプレイの表示面の外側に、当該表示面の一辺である第1辺に沿って並べて配置した、前記表示面の前方を通る赤外光を出射する複数の赤外光源と、
前記表示面の外側に、前記第1の辺と対向する辺である前記表示面の第2の辺に沿って並べて配置した、前記表示面の前方を通る赤外光を出射する複数の赤外光源と、
前記表示面の外側に配置された1または複数の光検出器と、
前記光検出器が検出した前記各赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度を用いて、設定された感度で前記表示面へのユーザの接近を検出する近接検出部と、
前記光検出器が検出した、前記第1の辺に沿った方向である第1方向についての位置が異なる複数の赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度に応じて、前記第1方向についての反射が発生した位置である第1方向位置を推定し、前記光検出器が検出した、前記第1の辺と垂直な辺に沿った方向である第2方向についての位置が異なる複数の赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度に応じて、前記第2方向についての反射が発生した位置である第2方向位置を推定し、推定した第1方向位置と第2方向位置と、予め設定されている第1方向位置と第2方向位置と感度との関係に応じて定まる感度に、前記近接検出部の感度を設定する感度設定部とを有することを特徴とする近接検出装置。 - 請求項6記載の近接検出装置であって、
前記感度設定部は、前記光検出器が検出した赤外光の反射光の強度の座標を、当該赤外光を出射した前記赤外光源の前記第1方向に沿った並び中の順番として求めた、強度分布の重心を前記第1方向位置を示す値として算定し、前記光検出器が検出した赤外光の反射光の強度の座標を、当該赤外光を出射した前記赤外光源の前記第2方向に沿った並び中の順番として求めた、強度分布の重心を前記第2方向位置を示す値として算定することを特徴とする近接検出装置。 - 請求項1、2、3、4、5、6または7記載の近接検出装置と、当該近接検出装置と一体化された前記ディスプレイを備えたことを特徴とするディスプレイユニット。
- 請求項1、2、3、4、5、6、7または8記載の近接検出装置と、前記ディスプレイと、前記ディスプレイを表示出力に用いるデータ処理装置を備え、前記近接検出装置は、前記表示面へのユーザの接近を検出したときに、当該接近の旨を前記データ処理装置に通知することを特徴とする情報処理システム。
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