檢測裝置、顯示裝置以及物體接近距離測量方法制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了檢測裝置、顯示裝置以及物體接近距離測量方法，該檢測裝置包括：光學傳感器陣列，具有光接收各向異性；檢測驅動部，被構造為驅動光學傳感器陣列，獲取被檢測物體的圖像，并且基于光接收各向異性生成不同的多個檢測圖像；以及高度檢測部，被構造為接收輸入至高度檢測部的多個檢測圖像，并且在基于由于在與被檢測物體的陰影和反射中的一個相對應的圖像部分中光接收各向異性的差異所產生的位移的大小，來檢測從光學傳感器陣列的傳感器光接收表面到被檢測物體的距離（高度），所述圖像部分包括在輸入的多個檢測圖像中。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及檢測裝置和顯示裝置，該檢測裝置用于在被檢測物體接近時檢測從用 于獲取被檢測物體(諸如手指或記錄筆)的圖像的光學傳感器的光接收表面到被檢測物體 的距離(高度)，并且顯示裝置具有檢測高度的功能。本專利技術還涉及一種使用光學傳感器陣 列的光接收各向異性的物體接近距離測量方法。
技術介紹
用于檢測被檢測物體(諸如人或記錄筆)的接觸或接近的檢測裝置是已知的。此 外，其中設置有光學傳感器并因此具有用于檢測被檢測物體與顯示表面接觸或接近的接觸 傳感器功能的顯示裝置也是已知的。接觸檢測方式包括光學方式、電容方式、電阻膜方式等。在這些方式中，光學方式 和電容方式不僅可以檢測接觸，還可以檢測接近。已經開發了一種新型用戶界面(UI)，其通過直接接觸顯示裝置的顯示屏來代替用 于操作裝置的按鈕等。具體地，已經積極開發了利用在諸如移動電話的移動裝置中的顯示 屏的UI。從可操作性的觀點看，如移動裝置中的相對小的顯示屏在通過手指進行操作時需 要特定大小的圖標。然而，當重視可操作性并且放大圖標時，則減少了可以一眼看到的信息量。為了處理這種不便，還提出了新的信息顯示方法，該方法檢測處于非接觸狀態 (接近狀態)的手指等，并且根據手指等的移動，來改變顯示在顯示面板上的視頻等的顯示 狀態(參見日本專利公開第2008-117371號(下文中，稱作專利文獻1))。在專利文獻1中描述的顯示裝置的接觸和接近檢測方式是電容方式，并且其被配 置為能夠根據手指等的接近距離來改變顯示狀態。由于此目的，只可以檢測粗略的接近距 離。具體地，在該顯示裝置的接近檢測中，將電容變化轉換為頻率變化，并且將頻率變化轉 換為電壓。可以確定的是，在電壓高時，影響電容變化的手指較近，而在電壓低時，則手指較 遠。
技術實現思路
電容方式中的小的電容變化會被淹沒在噪聲電平(noise level)中。特別是當顯 示裝置包括接觸或接近檢測功能時，針對顯示而發生電位變化的配線靠近檢測電極設置， 并且配線中的電位變化傾向于作為感應噪聲而被疊加在檢測電極上。此外，即使在檢測功 能不是顯示裝置內置型時，通過利用電容方式檢測與被檢測物體的距離所獲得的檢測信號也是基于電容變化的，從而使得通常無法執行準確的檢測。為了能夠檢測甚至很小的電容變化，上述專利文獻1需要配備使用振蕩器的電容 型檢測器。這招致了增加在上述專利文獻1中描述的顯示裝置(或檢測裝置)的成本的缺點O本專利技術提供了在抑制成本增加的同時可以以高精度光學檢測(或測量)與被檢測 物體的距離的檢測裝置和顯示裝置。此外，本專利技術提供了能夠以低成本進行高精度檢測的 物體接近距離測量方法。根據本專利技術實施方式的檢測裝置包括具有光學各向異性的光學傳感器陣列、用于 光學傳感器陣列的檢測驅動部、以及高度檢測部。檢測驅動部驅動光學傳感器陣列、獲取被檢測物體的圖像，并且基于光接收各向 異性而生成多個不同的檢測圖像。高度檢測部接收輸入至該高度檢測部的多個檢測圖像，并且通過使用多個輸入檢 測圖像來檢測從光學傳感器陣列的傳感器光接收表面到被檢測物體的距離(高度)。更具 體地，高度檢測部基于在與被檢測物體的陰影和反射中的一個相對應的圖像部分中由于光 接收各向異性的差異所產生的位移(positional displacement)的大小來檢測高度，所述 圖像部分包括在多個檢測圖像中。光學傳感器陣列本身可以具有光接收各向異性，或例如可以通過光接收各向異性 賦予部而向光學傳感器陣列賦予光接收各向異性。在前者情況下，可以通過半導體工藝整 體地形成阻擋從一側到光學傳感器陣列的光接收表面的光的一部分并且不怎么阻擋來自 另一側的光的物件(諸如檐(eave)等)。另一方面，在后者情況下，檢測裝置期望具有用于波長選擇的波長選擇濾光部 (諸如濾色片、遮光濾光片、透鏡陣列等)作為光接收各向異性賦予部。尤其地，當檢測裝置具有波長選擇濾光器部等作為光接收各向異性賦予部時，檢 測驅動部優選利用不同波長范圍中的光通過多次圖像獲取而生成多個檢測圖像。在該情況下，光學傳感器陣列通過二維配置多個光學傳感器而形成，所述多個光 學傳感器通過在光的接收量中產生波長依賴性而賦有光接收各向異性。所述接收光是在接 收由光接收各向異性賦予部透過的光時而從不同方向入射的。檢測驅動部基于時間分割利 用彼此分別具有不同波長范圍的多束光來照射被檢測物體。此外，與利用多束光的照射同 步地，檢測驅動部基于時間分割來控制當通過被檢測物體反射和返回的反射光在透過光接 收各向異性賦予部之后而被多個光學傳感器接收的每一光接收時間。通過該時間分割控制 來執行多次圖像獲取，從而生成多個檢測圖像，并且基于圖像之間的位移來檢測高度。如同上述的檢測裝置，根據本專利技術實施方式的顯示裝置包括光學傳感器陣列、檢 測驅動部以及高度檢測部。此外，顯示裝置包括光調制部和顯示表面。光調制部根據輸入 視頻信號來調制入射光，并且使生成的顯示圖像從顯示表面顯示。根據本專利技術實施方式的物體接近距離測量方法包括下列步驟。(1)驅動具有光接收各向異性的光學傳感器陣列、獲取被檢測物體的圖像并且基 于光接收各向異性而生成多個不同的檢測圖像的步驟。(2)基于在與被檢測物體的陰影和反射中的一個相對應的圖像部分中由于光接收 各向異性的差異所產生的位移的大小來檢測從光學傳感器陣列的傳感器光接收表面到被6檢測物體的距離(高度)的步驟，并且該圖像部分包括在多個檢測圖像中。根據本專利技術另一實施方式的物體接近距離測量方法包括下列步驟。(1)通過來自具有光接收各向異性的光學傳感器陣列中的多個光學傳感器的對應 于不同光接收各向異性的光學傳感器的組合而多次獲取被檢測物體的圖像的步驟。(2)基于在與被檢測物體的陰影和反射中的一個相對應的圖像部分中由于光接收 各向異性的差異所產生的位移的大小來檢測從光學傳感器陣列的傳感器光接收表面到被 檢測物體的距離(高度)的步驟，并且該圖像部分包括在通過多次圖像獲取而得到的多個 檢測圖像中。本專利技術具有如同普通光學型接觸傳感器一樣的光學傳感器陣列。然而，該光學傳 感器陣列具有光接收各向異性。因此，高度檢測是可行的。從而，與電容型相比較，由于使 用了圖像之間的位移而實現了成本降低和高精度。從上文中，根據本專利技術，能夠提供在抑制成本增加的同時以高精度來光學檢測 (或測量)與被檢測物體的距離的檢測裝置和顯示裝置。此外，本專利技術提供了能夠以低成本 進行高精度檢測的物體接近距離測量方法。附圖說明圖IA和圖IB是示出了根據第一實施方式的檢測裝置的主要部分的示圖；圖2是示出了檢測裝置的光接收表面內的區域劃分(regiondivision)的示圖；圖3A和圖3B是用于說明圖2的每個區域中的具有不同各向異性賦予取向的光學 傳感器的組合的實例的示圖；圖4A1、圖4A2、圖4B 1以及圖4B2是表示高度檢測的第一方法的示圖；圖5A和圖5B是用于說明高度檢測的第一方法的改進的示圖；圖6A和圖6B是用于說明高度檢測的第二方法的示圖；圖7是示出了根據第二實施方式至第五實施方式的顯示裝置的總體構造的框圖；圖8是示出了 I/O顯示面板的構造的實例的示圖；圖9是包括在像素單元中的顯示像素部和傳感器部的等效電路圖；圖10是示出了用于三原色顯示的三個像素與傳感器讀出H-驅動器之間的連接關 系的示圖；圖本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種檢測裝置，包括：光學傳感器陣列，具有光接收各向異性；檢測驅動部，被構造為驅動所述光學傳感器陣列、獲取被檢測物體的圖像，并且基于所述光接收各向異性而生成不同的多個檢測圖像；以及高度檢測部，被構造為接收輸入至所述高度檢測部的所述多個檢測圖像，并且基于在與所述被檢測物體的陰影和反射中的一個相對應的圖像部分中由于所述光接收各向異性的差異所產生的位移的大小，來檢測從所述光學傳感器陣列的傳感器光接收表面到所述被檢測物體的距離（高度），所述圖像部分包括在輸入的所述多個檢測圖像中。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：高間大輔，關健太，今井雅人，
申請(專利權)人：索尼公司，
類型：發明
國別省市：JP[日本]