检测装置、显示装置以及物体接近距离测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了检测装置、显示装置以及物体接近距离测量方法，该检测装置包括：光学传感器阵列，具有光接收各向异性；检测驱动部，被构造为驱动光学传感器阵列，获取被检测物体的图像，并且基于光接收各向异性生成不同的多个检测图像；以及高度检测部，被构造为接收输入至高度检测部的多个检测图像，并且在基于由于在与被检测物体的阴影和反射中的一个相对应的图像部分中光接收各向异性的差异所产生的位移的大小，来检测从光学传感器阵列的传感器光接收表面到被检测物体的距离（高度），所述图像部分包括在输入的多个检测图像中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及检测装置和显示装置，该检测装置用于在被检测物体接近时检测从用 于获取被检测物体(诸如手指或记录笔)的图像的光学传感器的光接收表面到被检测物体 的距离(高度)，并且显示装置具有检测高度的功能。本专利技术还涉及一种使用光学传感器阵 列的光接收各向异性的物体接近距离测量方法。
技术介绍
用于检测被检测物体(诸如人或记录笔)的接触或接近的检测装置是已知的。此 外，其中设置有光学传感器并因此具有用于检测被检测物体与显示表面接触或接近的接触 传感器功能的显示装置也是已知的。接触检测方式包括光学方式、电容方式、电阻膜方式等。在这些方式中，光学方式 和电容方式不仅可以检测接触，还可以检测接近。已经开发了一种新型用户界面(UI)，其通过直接接触显示装置的显示屏来代替用 于操作装置的按钮等。具体地，已经积极开发了利用在诸如移动电话的移动装置中的显示 屏的UI。从可操作性的观点看，如移动装置中的相对小的显示屏在通过手指进行操作时需 要特定大小的图标。然而，当重视可操作性并且放大图标时，则减少了可以一眼看到的信息量。为了处理这种不便，还提出了新的信息显示方法，该方法检测处于非接触状态 (接近状态)的手指等，并且根据手指等的移动，来改变显示在显示面板上的视频等的显示 状态(参见日本专利公开第2008-117371号(下文中，称作专利文献1))。在专利文献1中描述的显示装置的接触和接近检测方式是电容方式，并且其被配 置为能够根据手指等的接近距离来改变显示状态。由于此目的，只可以检测粗略的接近距 离。具体地，在该显示装置的接近检测中，将电容变化转换为频率变化，并且将频率变化转 换为电压。可以确定的是，在电压高时，影响电容变化的手指较近，而在电压低时，则手指较 远。
技术实现思路
电容方式中的小的电容变化会被淹没在噪声电平(noise level)中。特别是当显 示装置包括接触或接近检测功能时，针对显示而发生电位变化的配线靠近检测电极设置， 并且配线中的电位变化倾向于作为感应噪声而被叠加在检测电极上。此外，即使在检测功 能不是显示装置内置型时，通过利用电容方式检测与被检测物体的距离所获得的检测信号也是基于电容变化的，从而使得通常无法执行准确的检测。为了能够检测甚至很小的电容变化，上述专利文献1需要配备使用振荡器的电容 型检测器。这招致了增加在上述专利文献1中描述的显示装置(或检测装置)的成本的缺点O本专利技术提供了在抑制成本增加的同时可以以高精度光学检测(或测量)与被检测 物体的距离的检测装置和显示装置。此外，本专利技术提供了能够以低成本进行高精度检测的 物体接近距离测量方法。根据本专利技术实施方式的检测装置包括具有光学各向异性的光学传感器阵列、用于 光学传感器阵列的检测驱动部、以及高度检测部。检测驱动部驱动光学传感器阵列、获取被检测物体的图像，并且基于光接收各向 异性而生成多个不同的检测图像。高度检测部接收输入至该高度检测部的多个检测图像，并且通过使用多个输入检 测图像来检测从光学传感器阵列的传感器光接收表面到被检测物体的距离(高度)。更具 体地，高度检测部基于在与被检测物体的阴影和反射中的一个相对应的图像部分中由于光 接收各向异性的差异所产生的位移(positional displacement)的大小来检测高度，所述 图像部分包括在多个检测图像中。光学传感器阵列本身可以具有光接收各向异性，或例如可以通过光接收各向异性 赋予部而向光学传感器阵列赋予光接收各向异性。在前者情况下，可以通过半导体工艺整 体地形成阻挡从一侧到光学传感器阵列的光接收表面的光的一部分并且不怎么阻挡来自 另一侧的光的物件(诸如檐(eave)等)。另一方面，在后者情况下，检测装置期望具有用于波长选择的波长选择滤光部 (诸如滤色片、遮光滤光片、透镜阵列等)作为光接收各向异性赋予部。尤其地，当检测装置具有波长选择滤光器部等作为光接收各向异性赋予部时，检 测驱动部优选利用不同波长范围中的光通过多次图像获取而生成多个检测图像。在该情况下，光学传感器阵列通过二维配置多个光学传感器而形成，所述多个光 学传感器通过在光的接收量中产生波长依赖性而赋有光接收各向异性。所述接收光是在接 收由光接收各向异性赋予部透过的光时而从不同方向入射的。检测驱动部基于时间分割利 用彼此分别具有不同波长范围的多束光来照射被检测物体。此外，与利用多束光的照射同 步地，检测驱动部基于时间分割来控制当通过被检测物体反射和返回的反射光在透过光接 收各向异性赋予部之后而被多个光学传感器接收的每一光接收时间。通过该时间分割控制 来执行多次图像获取，从而生成多个检测图像，并且基于图像之间的位移来检测高度。如同上述的检测装置，根据本专利技术实施方式的显示装置包括光学传感器阵列、检 测驱动部以及高度检测部。此外，显示装置包括光调制部和显示表面。光调制部根据输入 视频信号来调制入射光，并且使生成的显示图像从显示表面显示。根据本专利技术实施方式的物体接近距离测量方法包括下列步骤。(1)驱动具有光接收各向异性的光学传感器阵列、获取被检测物体的图像并且基 于光接收各向异性而生成多个不同的检测图像的步骤。(2)基于在与被检测物体的阴影和反射中的一个相对应的图像部分中由于光接收 各向异性的差异所产生的位移的大小来检测从光学传感器阵列的传感器光接收表面到被6检测物体的距离(高度)的步骤，并且该图像部分包括在多个检测图像中。根据本专利技术另一实施方式的物体接近距离测量方法包括下列步骤。(1)通过来自具有光接收各向异性的光学传感器阵列中的多个光学传感器的对应 于不同光接收各向异性的光学传感器的组合而多次获取被检测物体的图像的步骤。(2)基于在与被检测物体的阴影和反射中的一个相对应的图像部分中由于光接收 各向异性的差异所产生的位移的大小来检测从光学传感器阵列的传感器光接收表面到被 检测物体的距离(高度)的步骤，并且该图像部分包括在通过多次图像获取而得到的多个 检测图像中。本专利技术具有如同普通光学型接触传感器一样的光学传感器阵列。然而，该光学传 感器阵列具有光接收各向异性。因此，高度检测是可行的。从而，与电容型相比较，由于使 用了图像之间的位移而实现了成本降低和高精度。从上文中，根据本专利技术，能够提供在抑制成本增加的同时以高精度来光学检测 (或测量)与被检测物体的距离的检测装置和显示装置。此外，本专利技术提供了能够以低成本 进行高精度检测的物体接近距离测量方法。附图说明图IA和图IB是示出了根据第一实施方式的检测装置的主要部分的示图；图2是示出了检测装置的光接收表面内的区域划分(regiondivision)的示图；图3A和图3B是用于说明图2的每个区域中的具有不同各向异性赋予取向的光学 传感器的组合的实例的示图；图4A1、图4A2、图4B 1以及图4B2是表示高度检测的第一方法的示图；图5A和图5B是用于说明高度检测的第一方法的改进的示图；图6A和图6B是用于说明高度检测的第二方法的示图；图7是示出了根据第二实施方式至第五实施方式的显示装置的总体构造的框图；图8是示出了 I/O显示面板的构造的实例的示图；图9是包括在像素单元中的显示像素部和传感器部的等效电路图；图10是示出了用于三原色显示的三个像素与传感器读出H-驱动器之间的连接关 系的示图；图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种检测装置，包括：光学传感器阵列，具有光接收各向异性；检测驱动部，被构造为驱动所述光学传感器阵列、获取被检测物体的图像，并且基于所述光接收各向异性而生成不同的多个检测图像；以及高度检测部，被构造为接收输入至所述高度检测部的所述多个检测图像，并且基于在与所述被检测物体的阴影和反射中的一个相对应的图像部分中由于所述光接收各向异性的差异所产生的位移的大小，来检测从所述光学传感器阵列的传感器光接收表面到所述被检测物体的距离（高度），所述图像部分包括在输入的所述多个检测图像中。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：高间大辅，关健太，今井雅人，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]