JP2024057925A - 近接位置検出装置、ディスプレイユニット及び情報処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】ディスプレイの左右にスペースを必要とせず被検出体の位置を検知する近接位置検出装置、ディスプレイユニット及び情報処理システムを提供する。【解決手段】ディスプレイ２は、ＬＥＤ１、ＰＤ１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ３、ＰＤ２、ＬＥＤ４の順に４つのＬＥＤと２つのフォトダイオードを左右方向に並べて、表示面の下辺の少し下に配置すると共に、ＬＥＤ５、ＬＥＤ６を左右方向に並べて、表示面の上辺の少し上に配置する。ＬＥＤ１点灯時のＰＤ２の検出信号Ｌ１、ＬＥＤ２点灯時のＰＤ１の検出信号Ｌ２、ＬＥＤ３点灯時のＰＤ２の検出信号Ｌ３、ＬＥＤ４点灯時のＰＤ２の検出信号Ｌ４から、検出信号の重心に対応する位置を被検出体の水平方向の座標Ｘとして検出する。ＬＥＤ５点灯時のＰＤ１の検出信号Ｌ５、ＬＥＤ６点灯時のＰＤ２の検出信号Ｌ６の合計に所定の補正係数を乗じた値と、検出信号の合計との比を、被検出体の垂直方向の座標Ｙとして検出する。【選択図】図７

Description

本発明は、ユーザの手や指などを被検出体として、ディスプレイの表示面に近接した被検出体の位置を検出する技術に関するものである。

ユーザの手や指などを被検出体として、ディスプレイの表示面に近接した被検出体の位置を検出する技術としては、ディスプレイの下側に下辺に沿って配置した、ディスプレイの前上方に向けて赤外光を照射する複数のLEDを順次点灯すると共に、ディスプレイの下辺に沿って配置した複数のフォトダイオードでユーザの手による赤外光の反射光を検出し、各LED点灯時に検出された反射光の強度の分布よりディスプレイの表示面に近接した被検出体の水平方向（左右方向）の位置を検知する検知システムが知られている（たとえば、特許文献１）。

特開２０２２-６１２４２号公報

たとえば、上下左右方向に並べて複数のアイコンをディスプレイに表示し、指が近接したアイコンを検出する用途のために、近接した被検出体の位置を検出する場合、近接した被検出体の水平方向の位置に加え、垂直方向（上下方向）の位置も検知する必要がある。

しかし、上述した検知システムによれば、ディスプレイの下辺に沿ってのみLEDやフォトダイオードを配置しているため、近接した被検出体の水平方向の位置は検知できるが、垂直方向（上下方向）の位置を検知することはできない。
LEDやフォトダイオードをディスプレイの右側や左側に右辺や左辺に沿って配置すれば、水平方向の場合と同様にして垂直方向の位置も検知することができるが、ディスプレイの右側や左側にLEDやフォトダイオードを配置するスペースを確保できない場合がある。
たとえば、自動車に搭載されるカーナビゲーションに用いられるディスプレイでは、ディスプレイの左右の両側に複数のスイッチを上下方向に並べて配置されることが多く、このようなディスプレイではディスプレイの右側や左側にLEDやフォトダイオードを配置することができない。

そこで、本発明は、ユーザの手や指などを被検出体として、ディスプレイの表示面に近接した被検出体の位置を検知する近接位置検出装置であって、ディスプレイの左右に当該近接位置検出装置の設置のためのスペースを必要とすることなく、比較的簡易な構成によって、近接した被検出体の水平方向の位置と垂直方向の位置の双方を検知できる近接位置検出装置を提供することを課題とする。

前記課題達成のために、本発明は、ディスプレイの表示面に近接した物体の位置を検出する近接位置検出装置に、ディスプレイの表示面の水平方向の２辺のうちの一方の辺を第１辺、他方の辺を第２辺として、前記表示面の前記第１辺の外側に前記第１辺に沿って並べて配置された、当該表示面の前方を通る赤外光を出射する複数の赤外光源である複数の第１赤外光源と、前記表示面の前記第１辺の外側に前記第１辺に沿って並べて配置された複数の光検出器である複数の第１光検出器と、前記表示面の前記第２辺の外側に配置された、当該表示面の前方を通る赤外光を出射する１または複数の赤外光源である複数の第２赤外光源と、近接位置算定部とを設けたものである。

前記近接位置算定部は、前記第１赤外光源の各々について、当該第１赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度を、当該第１赤外光源に予め対応づけられている前記第１光検出器で検出させると共に、前記第２赤外光源の各々について、当該第２赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度を、当該第２赤外光源に予め対応づけられている前記第１光検出器で検出する検出動作を実行する検出動作実行部と、前記検出動作において各前記第１光検出器で検出した各前記第１赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度よりなる強度群の属性と、前記検出動作において各前記第１光検出器の各光検出器で検出した各前記第２赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度よりなる強度群の属性との比より、ディスプレイの表示面に近接した物体の垂直方向の位置を算定する垂直方向位置算定手段と、前記検出動作において各前記第１光検出器で検出した各前記第１赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度の分布より、ディスプレイの表示面に近接した物体の水平方向の位置を算定する水平方向位置算定手段とを備えている。

そして、前記強度群の属性は、当該強度群に含まれる強度の合計、もしくは、当該強度群に含まれる強度の最大値であり、前記垂直方向位置算定手段は、各前記第１赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度よりなる強度群の属性の、各前記第２赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度よりなる強度群の属性に対する比が大きくなるほど、前記第１辺に近い位置を前記物体の垂直方向の位置として算定し、当該比が小さくなるほど前記第２辺に近い位置を前記物体の垂直方向の位置として算定する。

ここで、この近接位置検出装置は、前記水平方向位置算定手段において、前記検出動作において各前記第１光検出器で検出した各前記第１赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度の分布の重心を、前記物体の水平方向の位置として算定するように構成してもよい。
また、前記課題達成のために、本発明は、ディスプレイの表示面に近接した物体の位置を検出する近接位置検出装置に、ディスプレイの表示面の水平方向の２辺のうちの一方の辺を第１辺、他方の辺を第２辺として、前記表示面の前記第１辺の外側に前記第１辺に沿って並べて配置された、当該表示面の前方を通る赤外光を出射する複数の赤外光源である複数の第１赤外光源と、前記表示面の前記第１辺の外側に前記第１辺に沿って並べて配置された複数の光検出器である複数の第１光検出器と、前記表示面の前記第２辺の外側に前記第２辺に沿って並べて配置された、当該表示面の前方を通る赤外光を出射する複数の赤外光源である複数の第２赤外光源と、近接位置算定部とを備えたものである。

前記近接位置算定部は、前記第１赤外光源の各々について、当該第１赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度を、当該第１赤外光源に予め対応づけられている前記第１光検出器で検出させると共に、前記第２赤外光源の各々について、当該第２赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度を、当該第２赤外光源に予め対応づけられている前記第１光検出器で検出する検出動作を実行する検出動作実行部と、前記検出動作において各前記第１光検出器で検出した各前記第１赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度よりなる強度群の属性と、前記検出動作において各前記第１光検出器の各光検出器で検出した各前記第２赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度よりなる強度群の属性との比より、ディスプレイの表示面に近接した物体の垂直方向の位置を算定する垂直方向位置算定手段と、ディスプレイの表示面に近接した物体の水平方向の位置を算定する水平方向位置算定手段とを備えている。

また、前記強度群の属性は、当該強度群に含まれる強度の合計、もしくは、当該強度群に含まれる強度の最大値であり、前記垂直方向位置算定手段は、各前記第１赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度よりなる強度群の属性の、各前記第２赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度よりなる強度群の属性に対する比が大きくなるほど、前記第１辺に近い位置を前記物体の垂直方向の位置として算定し、当該比が小さくなるほど前記第２辺に近い位置を前記物体の垂直方向の位置として算定する。

また、前記水平方向位置算定手段は、前記検出動作において各前記第１光検出器で検出した各前記第１赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度の分布より求まる物体の水平方向の推定位置を第１推定位置とし、前記検出動作において各前記第１光検出器で検出した各前記第２赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度の分布より求まる物体の水平方向の推定位置を第２推定位置として、前記第１推定位置と前記第２推定位置とのうちのいずれか一方、もしくは、前記垂直方向位置算定手段が算定した垂直方向の位置が前記第１辺に近いほど大きくなり当該垂直方向の位置が前記第２辺に近いほど小さくなる重みを前記第１推定位置の重みとし、前記垂直方向位置算定手段が算定した垂直方向の位置が前記第２辺に近いほど大きくなり当該垂直方向の位置が前記第１辺に近いほど小さくなる重みを前記第２推定位置の重みとする、前記第１推定位置の重みと前記第２推定位置の重みの和が１となる前記第１推定位置と前記第２推定位置との加重平均を、前記ディスプレイの表示面に近接した物体の水平方向の位置として算定する。

ここで、この近接位置検出装置は、前記水平方向位置算定手段において、前記検出動作において各前記第１光検出器で検出した各前記第１赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度の分布の重心を前記第１推定位置とし、前記検出動作において各前記第１光検出器で検出した各前記第２赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度の分布の重心を前記第２推定位置とするように構成してもよい。

また、本発明は、前記課題達成のために、ディスプレイの表示面に近接した物体の位置を検出する近接位置検出装置に、ディスプレイの表示面の水平方向の２辺のうちの一方の辺を第１辺、他方の辺を第２辺として、前記表示面の前記第１辺の外側に前記第１辺に沿って並べて配置された、当該表示面の前方を通る赤外光を出射する複数の赤外光源である複数の第１赤外光源と、前記表示面の前記第１辺の外側に前記第１辺に沿って並べて配置された複数の光検出器である複数の第１光検出器と、前記表示面の前記第２辺の外側に前記第２辺に沿って並べて配置された、当該表示面の前方を通る赤外光を出射する複数の赤外光源である複数の第２赤外光源と、前記表示面の前記第２辺の外側に前記第２辺に沿って並べて配置された複数の光検出器である複数の第２光検出器と、近接位置算定部とを設けたものである。

前記近接位置算定部は、前記第１赤外光源の各々について、当該第１赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度を、当該第１赤外光源に予め対応づけられている前記第１光検出器で検出させると共に、前記第２赤外光源の各々について、当該第２赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度を、当該第２赤外光源に予め対応づけられている前記第２光検出器で検出する検出動作を実行する検出動作実行部と、前記検出動作において各前記第１光検出器で検出した各前記第１赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度よりなる強度群の属性と、前記検出動作において各前記第２光検出器の各光検出器で検出した各前記第２赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度よりなる強度群の属性との比より、ディスプレイの表示面に近接した物体の垂直方向の位置を算定する垂直方向位置算定手段と、ディスプレイの表示面に近接した物体の水平方向の位置を算定する水平方向位置算定手段とを備えている。

前記強度群の属性は、当該強度群に含まれる強度の合計、もしくは、当該強度群に含まれる強度の最大値であり、前記垂直方向位置算定手段は、各前記第１赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度よりなる強度群の属性の、各前記第２赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度よりなる強度群の属性に対する比が大きくなるほど、前記第１辺に近い位置を前記物体の垂直方向の位置として算定し、当該比が小さくなるほど前記第２辺に近い位置を前記物体の垂直方向の位置として算定する。

また、前記水平方向位置算定手段は、前記検出動作において各前記第１光検出器で検出した各前記第１赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度の分布より求まる物体の水平方向の推定位置を第１推定位置として、前記第１推定位置と前記第２推定位置とのうちのいずれか一方、もしくは、前記垂直方向位置算定手段が算定した垂直方向の位置が前記第１辺に近いほど大きくなり当該垂直方向の位置が前記第２辺に近いほど小さくなる重みを前記第１推定位置の重みとし、前記垂直方向位置算定手段が算定した垂直方向の位置が前記第２辺に近いほど大きくなり当該垂直方向の位置が前記第１辺に近いほど小さくなる重みを前記第２推定位置の重みとする、前記第１推定位置の重みと前記第２推定位置の重みの和が１となる前記第１推定位置と前記第２推定位置との加重平均を、前記ディスプレイの表示面に近接した物体の水平方向の位置として算定する。

ここで、この近接位置検出装置は、前記水平方向位置算定手段において、前記検出動作において各前記第１光検出器で検出した各前記第１赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度の分布の重心を前記第１推定位置とし、前記検出動作において各前記第２光検出器で検出した各前記第２赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度の分布の重心を前記第２推定位置とするように構成してもよい。

また、本発明は、併せて、以上の近接位置検出装置と、当該近接位置検出装置と一体化された前記ディスプレイを備えディスプレイユニットも提供する。
また、本発明は、併せて、以上の近接位置検出装置と、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、前記近接位置検出装置は、前記垂直方向位置算定手段が算定した垂直方向の位置と、前記水平方向位置算定手段が算定した水平方向の位置とを検出位置として、前記データ処理装置に通知し、前記データ処理装置は、通知された検出位置に応じた処理を行う。

以上のような近接位置検出装置によれば、ディスプレイの左右に当該近接位置検出装置の設置のためのスペースを必要とせずに、被検出体の水平方向の位置と垂直方向の位置の双方を検知することができる。
また、水平方向の位置の検知に用いる第１赤外光源と第１光検出器を併用して垂直方向の位置を検知するので、比較的簡易な構成で被検出体の水平方向の位置と垂直方向の位置の双方を検知することができる。

以上のように、本発明によれば、ユーザの手や指などを被検出体として、ディスプレイの表示面に近接した被検出体の位置を検知する近接位置検出装置であって、ディスプレイの左右に当該近接位置検出装置の設置のためのスペースを必要とすることなく、比較的簡易な構成によって、近接した被検出体の水平方向の位置と垂直方向の位置を検知できる近接位置検出装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る情報処理システムの構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係るディスプレイの配置を示す図である。 本発明の実施形態に係る近接検出センサの配置を示す図である。 本発明の実施形態に係る近接検出センサの動作シーケンスを示す図である。 本発明の実施形態に係る近接検出位置に対する処理例を示す図である。 本発明の実施形態に係る近接検出センサの他の配置と動作シーケンスの他の例を示す図である。 本発明の実施形態に係る近接検出センサの他の配置と動作シーケンスの他の例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。
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が映像表示と映像上の位置入力に用いるタッチパネル付きのディスプレイ２、近接位置検出装置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。

ディスプレイ２は、たとえば、図２に示すように、近接位置検出装置３と一体化されたディスプレイユニット１０の形態で、自動車のダッシュボードの運転席と助手席の間の位置に表示面を後方に向けて配置される。
そして、近接位置検出装置３は、ユーザの手や指などを被検出体として、ディスプレイ２の表示面への接近した被検出体の水平方向の位置と垂直方向の位置を検出し、検出位置としてデータ処理装置１に通知し、データ処理装置１は、通知された検出位置に応じた処理を行う。

図１に戻り、近接位置検出装置３は、下部近接検出センサ３１と、上部近接検出センサ３２と、近接検出コントローラ３３を備えている。
下部近接検出センサ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、上部近接検出センサ３２は、LED5、LED6、LED7、LED8の４つの赤外線LEDと、PD3とPD4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３３は、LED1、LED2、LED3、LED4、LED5、LED6、LED7、LED8を駆動して発光させる駆動部３３１、下部近接検出センサ３１の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下部検出部３３２、上部近接検出センサ３２のPD3とPD4が出力する電流信号を、PD3とPD4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上部検出部３３３を備えている。

また、近接検出コントローラ３３は、駆動部３３１と下部検出部３３２と上部検出部３３３の動作を制御すると共に下部検出部３３２と上部検出部３３３が出力する強度信号信号が表す赤外光の強度より、ディスプレイ２の表示面に接近した被検出体の水平方向の座標と垂直方向の座標を検出し、検出位置としてデータ処理装置１に通知する検出制御部３３４とを備えている。

次に、図３ａ、ｂに示すように、ディスプレイ２に対して前後左右上下を定めるものとして、下部近接センサのLED1、LED2、LED3、LED4は、当該順序で左から右に向かって、ディスプレイ２の下辺の少し下の位置におおよそ等間隔で配置されている。ただし、前方向はディスプレイ２の表示方向である。

また、下部近接センサのPD1は、LED1とLED2の中間の位置に配置され、入射する赤外光の反射光を電流信号に変換し、PD2は、LED3とLED4の中間の位置に配置され、入射する赤外光の反射光を電流信号に変換する。
また、上部近接センサのLED5、LED6、LED7、LED8は、当該順序で左から右に向かって、ディスプレイ２の上辺の少し上の位置におおよそ等間隔で配置されている。
また、上部近接センサのPD3は、LED5とLED6の中間の位置に配置され、入射する赤外光の反射光を電流信号に変換し、PD４は、LED7とLED8の中間の位置に配置され、入射する赤外光の反射光を電流信号に変換する。
図３ａ、ｂ中の矢印は、LED1、LED2、LED3、LED4、LED5、LED6、LED7、LED8の指向角の中心軸を表しており、LED1、LED2、LED3、LED4は、ディスプレイ２の前方上方に向けて斜めに赤外光を照射し、LED5、LED6、LED7、LED8はディスプレイ２の前方下方に向けて斜めに赤外光を照射する。

次に、近接検出コントローラ３３の検出制御部３３４は、図４に示すサイクルが繰り返し行われるように、駆動部３３１と下部検出部３３２と上部検出部３３３の動作を制御する。
図４ａに示すサイクルは、駆動部３３１がLED1のみを発光し、下部検出部３３２がPD1に入射した赤外光の強度を表す強度信号L1を出力するピリオドと、駆動部３３１がLED2のみを発光し、下部検出部３３２がPD1に入射した赤外光の強度を表す強度信号L2を出力するピリオドと、駆動部３３１がLED3のみを発光し、下部検出部３３２がPD2に入射した赤外光の強度を表す強度信号L3を出力するピリオドと、駆動部３３１がLED4のみを発光させ、下部検出部３３２がPD2に入射した赤外光の強度を表す強度信号L4を出力するピリオドと、駆動部３３１がLED5のみを発光し、上部検出部３３３がPD3に入射した赤外光の強度を表す強度信号L5を出力するピリオドと、駆動部３３１がLED6のみを発光し、上部検出部３３３がPD3に入射した赤外光の強度を表す強度信号L6を出力するピリオドと、駆動部３３１がLED7のみを発光し、上部検出部３３３がPD4に入射した赤外光の強度を表す強度信号L7を出力するピリオドと、駆動部３３１がLED8のみを発光させ、上部検出部３３３がPD4に入射した赤外光の強度を表す強度信号L8を出力するピリオドとを含む。

次に、近接検出コントローラ３３の検出制御部３３４の、ディスプレイ２への被検出体の近接位置の水平方向の座標Xと垂直方向の座標Yの検出について説明する。。
検出制御部３３４は、図４に示した各回のサイクルにおいて、強度信号L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8を下部検出部３３２と上部検出部３３３から取得する。
そして、x1をLED1とLED5の水平方向の座標、x2をLED2とLED6の水平方向の座標、x3をLED3とLED7の水平方向の座標、x4をLED4とLED8の水平方向の座標として、下部検出部３３２で検出した強度信号L1、L2、L3、L4の強度分布の重心として求まる水平座標GLと、上部検出部３３３で検出した強度信号L3、L4、L5、L6の強度分布の重心として求まる水平座標GHを式１、式２により求める。

式１:GL=(X1×L1+X2×L2+X3×L3+X4×L4)/(L1+L2+L3+L4)
式２:GH=(X1×L5+X2×L6+X3×L7+X4×L8)/(L5+L6+L7+L8)
そして、被検出体の近接位置の垂直方向の座標Yを式３により求める。
式３:Y=(L1+L2+L3+L4)/{(L1+L2+L3+L4)+(L5+L6+L7+L8)}
Yは０から１までの値をとり、被検出体の近接位置がディスプレイ２の下辺に近づくほど、(L1+L2+L3+L4)が大きく(L5+L6+L7+L8)が小さくなるため、Yは１に近づき、被検出体の近接位置がディスプレイ２の上辺に近づくほど、(L5+L6+L7+L8)が大きくなり(L1+L2+L3+L4)が小さくなるため０に近づく。

また、被検出体の近接位置がディスプレイ２の上下方向について中央の位置にあるときには、(L1+L2+L3+L4)と(L5+L6+L7+L8)がほぼ等しくなるため、Yは約0.5となる。
よって、ディスプレイ２の下端の垂直方向の座標を１、ディスプレイ２の上端の垂直方向の座標を０として、Yによって、被検出体の近接位置の垂直方向の座標を表すことができる。
次に、被検出体の近接位置の水平方向の座標Xを式４によって求める。
式４:X=GL×Y+GH×(1-Y)
式４は、Yが大きいほど下部検出部３３２で検出した強度信号から求めた水平座標GLの重みを大きくし、Yが小さいほど上部検出部３３３で検出した強度信号から求めた水平座標GHの重みを大きくしたGLとGHの、重みの和が１となる加重平均を座標Xとすることを表している。

このように重みを設定するのは、Yが大きいほど被検出体の近接位置は下方にあるため下部検出部３３２がL1+L2+L3+L4から求めた水平座標GLの信頼性が高くなり、Yが小さいほど被検出体の近接位置は上方にあるため上部検出部３３３がL5+L6+L7+L8から求めた水平座標GHの信頼性が高くなるためである。

なお、以上では、被検出体の近接位置の垂直方向の座標Yを式３により求めたが、座標Yは、MAX(A、B、C、D)を、A、B、C、Dのうちの最大値を与える関数として式５によって求めてもよい。
式５:Y=MAX(L1、L2、L3、L4)/{MAX(L1、L2、L3、L4)+MAX(L5、L6、L7、L8)}
また、以上では、被検出体の近接位置の水平方向の座標Xを式４により求めたが、Yが0.5以上のときX=GL、Yが0.5未満のときX=GHとすることによって座標Xを求めてもよい。
図１に戻り、このようにして、近接位置検出装置３の検出制御部３３４から検出位置として座標(X、Y）を受け取ったデータ処理装置１は、たとえば、次のような処理を行う。
すなわち、データ処理装置１が、図５ａに示すように、ディスプレイ２に垂直方向に２行、水平方向に４列となるように８個のアイコンを表示しているときに、図５ｂに示すように、ユーザがアイコンの操作のために、ディスプレイ２に指を接近させると、近接位置検出装置３から検出位置として指が接近した位置の座標(X、Y）座標がデータ処理装置１に出力される。

データ処理装置１は、近接位置検出装置３から受け取った座標(X、Y）から、指が接近したアイコンを判別し、図５ｃに示すように、接近したアイコンの拡大表示や枠付け表示を行うことにより、ユーザが指を接近させたアイコンを強調表示し、指を接近させたアイコンのユーザの識別を容易化する。

この後、指を接近させたアイコンが真に操作したいアイコンであった場合には、ユーザは、そのまま、ディスプレイ２のタッチパネルにタッチし、タッチを検出したデータ処理装置１は、そのアイコンの操作を受け付ける。指を接近させたアイコンが真に操作したいアイコンでなかった場合、ユーザは、指の位置を移動し、他のアイコンを強調表示させながら、真に操作したいアイコンにタッチする。

なお、ここでは、タッチパネルへのタッチによってアイコンの操作を受け付けるものとしたが、L1-L8のうちの最大値が所定のしきい値を超えた場合に、近接位置検出装置３からデータ処理装置１に通知を行い、当該通知があったときに、データ処理装置１において、その時点で強調表示しているアイコンの操作を受け付けるようにしてもよい。
以上、本発明の第１実施形態について説明した。

以下、本発明の第２の実施形態について説明する。
以下、第２の実施形態の第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
本第２実施形態に係る情報処理システムは、図１に示した第１実施形態の情報処理システムの構成において、図６ａに示すように近接位置検出装置３の上部近接検出センサ３２のPD3とPD4の２つのフォトダイードを省略すると共に、これによって不要となった上部検出部３３３を省いた構成を備えている。

また、本第２実施形態では、近接検出コントローラ３３の検出制御部３３４は、図６ｂに示すサイクルが繰り返し行われるように、駆動部３３１と下部検出部３３２の動作を制御する。
図６ｂに示すサイクルは、駆動部３３１がLED1のみを発光し、下部検出部３３２がPD1に入射した赤外光の強度を表す強度信号L1を出力するピリオドと、駆動部３３１がLED2のみを発光し、下部検出部３３２がPD1に入射した赤外光の強度を表す強度信号L2を出力するピリオドと、駆動部３３１がLED3のみを発光し、下部検出部３３２がPD2に入射した赤外光の強度を表す強度信号L3を出力するピリオドと、駆動部３３１がLED4のみを発光させ、下部検出部３３２がPD2に入射した赤外光の強度を表す強度信号L4を出力するピリオドと、駆動部３３１がLED5のみを発光し、下部検出部３３２がPD1に入射した赤外光の強度を表す強度信号L5を出力するピリオドと、駆動部３３１がLED6のみを発光し、下部検出部３３２がPD1に入射した赤外光の強度を表す強度信号L6を出力するピリオドと、駆動部３３１がLED7のみを発光し、下部検出部３３２がPD2に入射した赤外光の強度を表す強度信号L7を出力するピリオドと、駆動部３３１がLED8のみを発光させ、下部検出部３３２がPD2に入射した赤外光の強度を表す強度信号L8を出力するピリオドとを含む。

また、近接検出コントローラ３３の検出制御部３３４は、下式６によって、被検出体の近接位置の垂直方向の座標Yを検出する。
式６:Y=(L1+L2+L3+L4)/{(L1+L2+L3+L4)+K×(L5+L6+L7+L8)}
式６においてKは予め設定した定数であり、下部近接検出センサ３１のLEDと当該LED発光時に強度信号を出力する下部近接検出センサ３１のPDとの位置関係と、上部近接検出センサ３２のLEDと当該LED発光時に強度信号を出力する下部近接検出センサ３１のPDとの位置関係の違いによって生じる強度信号のレベルの差の補正する係数である。

より具体的には、Kは、たとえば、ディスプレイ２の表示面の上下左右方向の中央の位置に被検出体が近接しているときに、(L1+L2+L3+L4)=K×(L5+L6+L7+L8)となるように設定する。
このような本第２実施形態の構成によっても、被検出体の近接位置がディスプレイ２の下辺に近づくほど(L1+L2+L3+L4)が大きく(L5+L6+L7+L8)が小さくなり、被検出体の近接位置がディスプレイ２の上辺に近づくほど、(L5+L6+L7+L8)が大きく(L1+L2+L3+L4)が小さくなるので、第１実施形態と同様に被検出体の近接位置の垂直方向の座標Yを検出することができる。

また、上部近接検出センサ３２のPD3とPD4の２つのフォトダイードを省略したことによって、上部検出部３３３が不要となる。一般的に、フォトダイードの出力は微小であるため、上部近接検出センサ３２と下部近接検出センサ３１に、それぞれフォトダイードを設ける場合、上部近接検出センサ３２と下部近接検出センサ３１の近くにそれぞれ、第１実施形態の上部検出部３３３と下部検出部３３２のように、フォトダイードコントローラＩＣなどの検出部を２つ別個に設ける必要があるが、本第２実施形態では、下部近接検出センサ３１の近くにだけ検出部を設ければ足りるので、本第２実施形態はコスト的には第１実施形態に対して有利性がある。

次に、本第２実施形態の検出制御部３３４の近接位置の水平方向の座標Xの算出は、第１実施形態の式1、式２、式４によって行う。但し、式４では、式６で求めた座標Yを用いる。
以上、本発明の第２実施形態について説明した。
なお、以上では、被検出体の近接位置の垂直方向の座標Yを式５により求めたが、座標Yは、MAX(A、B、C、D)を、A、B、C、Dのうちの最大値を与える関数として式７によって求めてもよい。
式７:Y=MAX(L1、L2、L3、L4)/{MAX(L1、L2、L3、L4)+K×MAX(L5、L6、L7、L8)}
また、被検出体の近接位置の水平方向の座標Xを式４により求めたが、Yが0.5以上のときX=GL、Yが0.5未満のときX=GHとすることによって座標Xを求めてもよい。
または、無条件に、X=GLとすることにより、座標Xを求めてもよい。
以下、本発明の第３実施形態について説明する。
以下、第３の実施形態の第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
本第３実施形態に係る情報処理システムは、図１に示した第１実施形態の情報処理システムの構成において、図７ａに示すように、近接位置検出装置３の上部近接検出センサ３２を２つのLED5、LED6のみから構成し、上部近接検出センサ３２の２つのLEDとPD3とPD4の２つのフォトダイードを省略すると共に、これによって不要となった上部検出部３３３を省いた構成を備えている。

第３実施形態に係る上部近接検出センサ３２のLED5の左右方向の位置は、図示するように、おおよそ、左右方向についてLED1とLED2の中央の位置とし、上部近接検出センサ３２のLED6の左右方向の位置は、おおよそ、左右方向についてLED3とLED4の中央の位置とする。また、LED5、LED6としては、下部近接検出センサ３１の各LEDよりも配光特性の広いものを用いる。

また、本第３実施形態では、近接検出コントローラ３３の検出制御部３３４は、図７ｂに示すサイクルが繰り返し行われるように、駆動部３３１と下部検出部３３２の動作を制御する。
図７ｂに示すサイクルは、駆動部３３１がLED1のみを発光し、下部検出部３３２がPD1に入射した赤外光の強度を表す強度信号L1を出力するピリオドと、駆動部３３１がLED2のみを発光し、下部検出部３３２がPD1に入射した赤外光の強度を表す強度信号L2を出力するピリオドと、駆動部３３１がLED3のみを発光し、下部検出部３３２がPD2に入射した赤外光の強度を表す強度信号L3を出力するピリオドと、駆動部３３１がLED4のみを発光させ、下部検出部３３２がPD2に入射した赤外光の強度を表す強度信号L4を出力するピリオドと、駆動部３３１がLED5のみを発光し、下部検出部３３２がPD1に入射した赤外光の強度を表す強度信号L5を出力するピリオドと、駆動部３３１がLED6のみを発光し、下部検出部３３２がPD2に入射した赤外光の強度を表す強度信号L6を出力するピリオドとを含む。

また、近接検出コントローラ３３の検出制御部３３４は、下式８によって、被検出体の近接位置の垂直方向の座標Yを検出する。
式８:Y=(L1+L2+L3+L4)/{(L1+L2+L3+L4)+M×(L5+L6)}
式８においてMは予め設定した定数であり、下部近接検出センサ３１のLEDと当該LED発光時に強度信号を出力する下部近接検出センサ３１のPDとの位置関係と、上部近接検出センサ３２のLEDと当該LED発光時に強度信号を出力する下部近接検出センサ３１のPDとの位置関係の違いや、下部近接検出センサ３１のLEDと上部近接検出センサ３２のLEDの特性の違いによって生じる強度信号のレベルの差の補正する係数である。

より具体的には、Mは、たとえば、ディスプレイ２の表示面の上下左右方向の中央の位置に被検出体が近接しているときに、(L1+L2+L3+L4)=M×(L5+L6)となるように設定する。
このような本第２実施形態の構成によっても、被検出体の近接位置がディスプレイ２の下辺に近づくほど(L1+L2+L3+L4)が大きく(L5+L6)が小さくなり、被検出体の近接位置がディスプレイ２の上辺に近づくほど、(L5+L6)が大きく(L1+L2+L3+L4)が小さくなるので、第１実施形態と同様に被検出体の近接位置の垂直方向の座標Yを検出することができる。

また、第２実施形態に比べ、さらに構成が簡略化でき、低コスト化を図ることができる。
次に、本第３実施形態の検出制御部３３４の近接位置の水平方向の座標Xの算出は、式９によって行う。
式９:X=(X1×L1+X2×L2+X3×L3+X4×L4)/(L1+L2+L3+L4)
以上、本発明の第３実施形態について説明した。
なお、以上では、被検出体の近接位置の垂直方向の座標Yを式８により求めたが、座標Yは、MAX(A、B、C、D)を、A、B、C、Dのうちの最大値を与える関数として式７によって求めてもよい。
式９:Y=MAX(L1、L2、L3、L4)/{MAX(L1、L2、L3、L4)+M×MAX(L5、L6)}
以上、本発明の実施形態について説明した。
以上の各実施形態で示した近接位置検出装置３によれば、ディスプレイ２の左右に当該近接位置検出装置３の設置のためのスペースを必要とせずに、被検出体の水平方向の位置と垂直方向の位置の双方を検知することができる。
また、水平方向の位置の検知に用いるLEDやフォトダイードを併用して垂直方向の位置を検知するので、比較的簡易な構成で被検出体の水平方向の位置と垂直方向の位置の双方を検知することができる。

１…データ処理装置、２…ディスプレイ、３…近接位置検出装置、４…周辺装置、１０…ディスプレイユニット、３１…下部近接検出センサ、３２…上部近接検出センサ、３３…近接検出コントローラ、３３１…駆動部、３３２…下部検出部、３３３…上部検出部、３３４…検出制御部。

Claims (8)

1. ディスプレイの表示面に近接した物体の位置を検出する近接位置検出装置であって、
   ディスプレイの表示面の水平方向の２辺のうちの一方の辺を第１辺、他方の辺を第２辺として、前記表示面の前記第１辺の外側に前記第１辺に沿って並べて配置された、当該表示面の前方を通る赤外光を出射する複数の赤外光源である複数の第１赤外光源と、
   前記表示面の前記第１辺の外側に前記第１辺に沿って並べて配置された複数の光検出器である複数の第１光検出器と、
   前記表示面の前記第２辺の外側に配置された、当該表示面の前方を通る赤外光を出射する１または複数の赤外光源である複数の第２赤外光源と、
   近接位置算定部とを有し、
   前記近接位置算定部は、
   前記第１赤外光源の各々について、当該第１赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度を、当該第１赤外光源に予め対応づけられている前記第１光検出器で検出させると共に、前記第２赤外光源の各々について、当該第２赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度を、当該第２赤外光源に予め対応づけられている前記第１光検出器で検出する検出動作を実行する検出動作実行部と、
   前記検出動作において各前記第１光検出器で検出した各前記第１赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度よりなる強度群の属性と、前記検出動作において各前記第１光検出器の各光検出器で検出した各前記第２赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度よりなる強度群の属性との比より、ディスプレイの表示面に近接した物体の垂直方向の位置を算定する垂直方向位置算定手段と、
   前記検出動作において各前記第１光検出器で検出した各前記第１赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度の分布より、ディスプレイの表示面に近接した物体の水平方向の位置を算定する水平方向位置算定手段とを有し、
   前記強度群の属性は、当該強度群に含まれる強度の合計、もしくは、当該強度群に含まれる強度の最大値であり、
   前記垂直方向位置算定手段は、各前記第１赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度よりなる強度群の属性の、各前記第２赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度よりなる強度群の属性に対する比が大きくなるほど、前記第１辺に近い位置を前記物体の垂直方向の位置として算定し、当該比が小さくなるほど前記第２辺に近い位置を前記物体の垂直方向の位置として算定することを特徴とする近接位置検出装置。
2. ディスプレイの表示面に近接した物体の位置を検出する近接位置検出装置であって、
   ディスプレイの表示面の水平方向の２辺のうちの一方の辺を第１辺、他方の辺を第２辺として、前記表示面の前記第１辺の外側に前記第１辺に沿って並べて配置された、当該表示面の前方を通る赤外光を出射する複数の赤外光源である複数の第１赤外光源と、
   前記表示面の前記第１辺の外側に前記第１辺に沿って並べて配置された複数の光検出器である複数の第１光検出器と、
   前記表示面の前記第２辺の外側に前記第２辺に沿って並べて配置された、当該表示面の前方を通る赤外光を出射する複数の赤外光源である複数の第２赤外光源と、
   近接位置算定部とを有し、
   前記近接位置算定部は、
   前記第１赤外光源の各々について、当該第１赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度を、当該第１赤外光源に予め対応づけられている前記第１光検出器で検出させると共に、前記第２赤外光源の各々について、当該第２赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度を、当該第２赤外光源に予め対応づけられている前記第１光検出器で検出する検出動作を実行する検出動作実行部と、
   前記検出動作において各前記第１光検出器で検出した各前記第１赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度よりなる強度群の属性と、前記検出動作において各前記第１光検出器の各光検出器で検出した各前記第２赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度よりなる強度群の属性との比より、ディスプレイの表示面に近接した物体の垂直方向の位置を算定する垂直方向位置算定手段と、
   ディスプレイの表示面に近接した物体の水平方向の位置を算定する水平方向位置算定手段とを有し、
   前記強度群の属性は、当該強度群に含まれる強度の合計、もしくは、当該強度群に含まれる強度の最大値であり、
   前記垂直方向位置算定手段は、各前記第１赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度よりなる強度群の属性の、各前記第２赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度よりなる強度群の属性に対する比が大きくなるほど、前記第１辺に近い位置を前記物体の垂直方向の位置として算定し、当該比が小さくなるほど前記第２辺に近い位置を前記物体の垂直方向の位置として算定し、
   前記水平方向位置算定手段は、
   前記検出動作において各前記第１光検出器で検出した各前記第１赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度の分布より求まる物体の水平方向の推定位置を第１推定位置とし、前記検出動作において各前記第１光検出器で検出した各前記第２赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度の分布より求まる物体の水平方向の推定位置を第２推定位置として、
   前記第１推定位置と前記第２推定位置とのうちのいずれか一方、
   もしくは、
   前記垂直方向位置算定手段が算定した垂直方向の位置が前記第１辺に近いほど大きくなり当該垂直方向の位置が前記第２辺に近いほど小さくなる重みを前記第１推定位置の重みとし、前記垂直方向位置算定手段が算定した垂直方向の位置が前記第２辺に近いほど大きくなり当該垂直方向の位置が前記第１辺に近いほど小さくなる重みを前記第２推定位置の重みとする、前記第１推定位置の重みと前記第２推定位置の重みの和が１となる前記第１推定位置と前記第２推定位置との加重平均を、
   前記ディスプレイの表示面に近接した物体の水平方向の位置として算定することを特徴とする近接位置検出装置。
3. ディスプレイの表示面に近接した物体の位置を検出する近接位置検出装置であって、
   ディスプレイの表示面の水平方向の２辺のうちの一方の辺を第１辺、他方の辺を第２辺として、前記表示面の前記第１辺の外側に前記第１辺に沿って並べて配置された、当該表示面の前方を通る赤外光を出射する複数の赤外光源である複数の第１赤外光源と、
   前記表示面の前記第１辺の外側に前記第１辺に沿って並べて配置された複数の光検出器である複数の第１光検出器と、
   前記表示面の前記第２辺の外側に前記第２辺に沿って並べて配置された、当該表示面の前方を通る赤外光を出射する複数の赤外光源である複数の第２赤外光源と、
   前記表示面の前記第２辺の外側に前記第２辺に沿って並べて配置された複数の光検出器である複数の第２光検出器と、
   近接位置算定部とを有し、
   前記近接位置算定部は、
   前記第１赤外光源の各々について、当該第１赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度を、当該第１赤外光源に予め対応づけられている前記第１光検出器で検出させると共に、前記第２赤外光源の各々について、当該第２赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度を、当該第２赤外光源に予め対応づけられている前記第２光検出器で検出する検出動作を実行する検出動作実行部と、
   前記検出動作において各前記第１光検出器で検出した各前記第１赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度よりなる強度群の属性と、前記検出動作において各前記第２光検出器の各光検出器で検出した各前記第２赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度よりなる強度群の属性との比より、ディスプレイの表示面に近接した物体の垂直方向の位置を算定する垂直方向位置算定手段と、
   ディスプレイの表示面に近接した物体の水平方向の位置を算定する水平方向位置算定手段とを有し、
   前記強度群の属性は、当該強度群に含まれる強度の合計、もしくは、当該強度群に含まれる強度の最大値であり、
   前記垂直方向位置算定手段は、各前記第１赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度よりなる強度群の属性の、各前記第２赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度よりなる強度群の属性に対する比が大きくなるほど、前記第１辺に近い位置を前記物体の垂直方向の位置として算定し、当該比が小さくなるほど前記第２辺に近い位置を前記物体の垂直方向の位置として算定し、
   前記水平方向位置算定手段は、
   前記検出動作において各前記第１光検出器で検出した各前記第１赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度の分布より求まる物体の水平方向の推定位置を第１推定位置とし、前記検出動作において各前記第２光検出器で検出した各前記第２赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度の分布より求まる物体の水平方向の推定位置を第２推定位置として、
   前記第１推定位置と前記第２推定位置とのうちのいずれか一方、
   もしくは、
   前記垂直方向位置算定手段が算定した垂直方向の位置が前記第１辺に近いほど大きくなり当該垂直方向の位置が前記第２辺に近いほど小さくなる重みを前記第１推定位置の重みとし、前記垂直方向位置算定手段が算定した垂直方向の位置が前記第２辺に近いほど大きくなり当該垂直方向の位置が前記第１辺に近いほど小さくなる重みを前記第２推定位置の重みとする、前記第１推定位置の重みと前記第２推定位置の重みの和が１となる前記第１推定位置と前記第２推定位置との加重平均を、
   前記ディスプレイの表示面に近接した物体の水平方向の位置として算定することを特徴とする近接位置検出装置。
4. 請求項１記載の近接位置検出装置であって、
   前記水平方向位置算定手段は、前記検出動作において各前記第１光検出器で検出した各前記第１赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度の分布の重心を、前記物体の水平方向の位置として算定することを特徴とする近接位置検出装置。
5. 請求項２記載の近接位置検出装置であって、
   前記水平方向位置算定手段は、前記検出動作において各前記第１光検出器で検出した各前記第１赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度の分布の重心を前記第１推定位置とし、前記検出動作において各前記第１光検出器で検出した各前記第２赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度の分布の重心を前記第２推定位置とすることを特徴とする近接位置検出装置。
6. 請求項３記載の近接位置検出装置であって、
   前記水平方向位置算定手段は、前記検出動作において各前記第１光検出器で検出した各前記第１赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度の分布の重心を前記第１推定位置とし、前記検出動作において各前記第２光検出器で検出した各前記第２赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度の分布の重心を前記第２推定位置とすることを特徴とする近接位置検出装置。
7. 請求項１、２、３、４、５または６記載の近接位置検出装置と、当該近接位置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。
8. 請求項１、２、３、４、５または６記載の近接位置検出装置と、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、
   前記近接位置検出装置は、前記垂直方向位置算定手段が算定した垂直方向の位置と、前記水平方向位置算定手段が算定した水平方向の位置とを検出位置として、前記データ処理装置に通知し、
   前記データ処理装置は、通知された検出位置に応じた処理を行うことを特徴とする情報処理システム。