特許 7572138 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

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-15

(45)【発行日】2024-10-23

(54)【発明の名称】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

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/042 20060101AFI20241016BHJP

   G06F 3/041 20060101ALI20241016BHJP

   G06F 3/0346 20130101ALI20241016BHJP

【ＦＩ】

G06F3/042 481

G06F3/041 520

G06F3/041 580

G06F3/0346 421

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2020169126

(22)【出願日】2020-10-06

(65)【公開番号】P2022061242

(43)【公開日】2022-04-18

【審査請求日】2023-09-07

(73)【特許権者】

【識別番号】000010098

【氏名又は名称】アルプスアルパイン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099748

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 克志

(74)【代理人】

【識別番号】100103171

【弁理士】

【氏名又は名称】雨貝 正彦

(74)【代理人】

【識別番号】100105784

【弁理士】

【氏名又は名称】橘 和之

(74)【代理人】

【識別番号】100098497

【弁理士】

【氏名又は名称】片寄 恭三

(72)【発明者】

【氏名】伊知川 禎一

【審査官】野田 洋平

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－０７４４６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１９２５９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１３５０６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１４６３８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０２０７９３６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０６Ｆ ３／０３－３／０４７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ディスプレイの表示面に近接した手の水平方向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外側に当該表示面の水平方向の一辺である第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と、
前記表示面の外側に前記第１辺に沿って並べて配置された複数の光検出器と、
近接位置算定部とを有し、
前記近接位置算定部は、
前記複数の赤外光源の各々について、当該赤外光源に予め定めた対応に従って対応づけられている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の検出反射強度から推定される反射光の水平方向の分布の重心に対応する水平方向の位置を重心位置として算定する重心位置算定部と、
前記複数の赤外光源のうちの一つもしくは複数の赤外光源を対象赤外光源として、各対象赤外光源について、当該対象赤外光源である赤外光源に前記対応に従って対応づけられている光検出器よりも、当該対象赤外光源に対して離れている光検出器で検出した、当該対象赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度を、当該対象赤外光源の出射光の第２の検出反射強度として、各第２の検出反射強度の大きさの程度を表す位置指標を算定する位置指標算定部と、
各赤外光源の出射光の前記第１の検出反射強度から推定される、反射光のピークが現れる水平方向の位置をピーク位置として算定するピーク位置算定部と、
前記位置指標が大きいほど前記ピーク位置の値に近づくように前記重心位置を補正した位置を補正後重心位置として算定する補正後重心位置算定部と、
前記補正後重心位置を用いて、ディスプレイの表示面に近接した手の水平方向の位置を表す検出位置を算定する検出位置算定部とを有することを特徴とする近接位置検出装置。

【請求項2】

請求項１記載の近接位置検出装置であって、
前記補正後重心位置が前記表示面の左右方向の中央の位置を表す場合の補正後重心位置の値を中央値として、前記検出位置算定部は、前記補正後重心位置算定部で算定された前記補正後重心位置の値を、前記中央値との値の差が所定の割合で縮小するように補正した値を持つ前記検出位置を算定することを特徴とする近接位置検出装置。

【請求項3】

請求項１記載の近接位置検出装置であって、
前記補正後重心位置が前記表示面の左右方向の中央の位置を表す場合の補正後重心位置の値を中央値として、前記検出位置算定部は、前記補正後重心位置算定部で算定された前記補正後重心位置の値を、当該値と前記中央値との値の差が小さいほど、前記中央値との値の差がより縮小するように補正した値を持つ前記検出位置を算定することを特徴とする近接位置検出装置。

【請求項4】

請求項１、２または３記載の近接位置検出装置であって、
前記赤外光源の前記第１辺に沿った並び中の順番をiとし、Xiをiが大きくなるほど大きくなる値とし、i番目の赤外光源の出射光の第１の検出反射強度をLiとして、
前記重心位置算定部は、Σ(Li×Xi)/Σ(Li)を、前記重心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。

【請求項5】

請求項１、２または３記載の近接位置検出装置であって、
前記赤外光源の前記第１辺に沿った並び中の順番をiとし、i番目の赤外光源の出射光の第１の検出反射強度をLiとし、j番目の対象赤外光源の出射光の第２の検出反射強度をEｊとして、
前記位置指標算定部は、Eｊの総和またはEｊの最大値をAとし、Liの総和またはLiの最大値をBとして、A/Bを、前記位置指標として算定することを特徴とする近接位置検出装置。

【請求項6】

請求項１、２または３記載の近接位置検出装置であって、
前記赤外光源の前記第１辺に沿った並び中の順番をiとし、i番目の赤外光源の出射光の第１の検出反射強度をLiとし、Xiをiが大きくなるほど大きくなる値とし、kiを、Liが第１の検出反射強度のうちで最大か２番目に大きいときに１となり他のときに０となる値として、
前記ピーク位置算定部は、
Σ(Xi×ki)/Σ(Li×ki)
により前記ピーク位置を算定することを特徴とする近接位置検出装置。

【請求項7】

請求項１、２または３記載の近接位置検出装置であって、
前記赤外光源の前記第１辺に沿った並び中の順番をiとし、i番目の赤外光源の出射光の第１の検出反射強度をLiとし、Xiをiが大きくなるほど大きくなる値として、
前記ピーク位置算定部は、Liの最大値をLmaxとし、Q=Lmax×S（0＜S＜１）とし、Li'=Li-Qとし、Li'＞0の場合はLi"=Li'、Li'≦0の場合はLi"=0として、
GC=Σ(Li"×Xi)/Σ(Li")
によりピーク位置GCを算定することを特徴とする近接位置検出装置。

【請求項8】

請求項４記載の近接位置検出装置であって、
j番目の対象赤外光源の出射光の第２の検出反射強度をEｊとして、
前記位置指標算定部は、Eｊの総和またはEｊの最大値をAとし、Liの総和またはLiの最大値をBとして、A/Bを、前記位置指標として算定し、
kiを、Liが第１の検出反射強度のうちで最大か２番目に大きいときに１となり他のときに０となる値として、
前記ピーク位置算定部は、
Σ(Xi×ki)/Σ(Li×ki)
により前記ピーク位置を算定することを特徴とする近接位置検出装置。

【請求項9】

請求項４記載の近接位置検出装置であって、
j番目の対象赤外光源の出射光の第２の検出反射強度をEｊとして、
前記位置指標算定部は、Eｊの総和またはEｊの最大値をAとし、Liの総和またはLiの最大値をBとして、A/Bを、前記位置指標として算定し、
前記ピーク位置算定部は、Liの最大値をLmaxとし、Q=Lmax×S（0＜S＜１）とし、Li'=Li-Qとし、Li'＞0の場合はLi"=Li'、Li'≦0の場合はLi"=0として、
GC=Σ(Li"×Xi)/Σ(Li")
によりピーク位置GCを算定することを特徴とする近接位置検出装置。

【請求項10】

請求項１、２、３、４、５、６、７、８または９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。

【請求項11】

請求項１、２、３、４、５、６、７、８または９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、前記検出位置を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の推移より、ディスプレイの表示面に近接した手によるジェスチャを認識し、認識したジェスチャ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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ディスプレイの表示面に近接した手の位置を検出する技術に関するものである。

【背景技術】

【0002】

ディスプレイの表示面に近接した手の位置を検出する技術としては、ディスプレイの下辺に沿って配置した、ディスプレイの前方の空間に向けて上方に赤外光を照射する複数のＬＥＤを順次点灯すると共に、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よりディスプレイの表示面に近接した手の位置を推定し、推定した位置の推移よりディスプレイの表示面に近接した手によるジェスチャを認識する検知システムが知られている（たとえば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９-７４４６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述した検知システムにおいてディスプレイの表示面に近接した水平方向の手の位置を、より高分解能に求める場合には、各ＬＥＤ点灯時に検出された反射光の強度の重心位置を水平方向の手の位置として算定することが考えられる。

【0005】

すなわち、図１０ａ、ｂに示すように、ディスプレイＤに対して、左右方向、上下方向、前後方向を定めるものとして、赤外光を照射するＬＥＤ１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ３、ＬＥＤ４の４つのＬＥＤを、当該順序で左から右に向かって、ディスプレイＤの下辺の少し下の位置におおよそ等間隔で配置する。また、ＰＤ１とＰＤ２との赤外光を検出する２つのフォトダイオードを、ＰＤ１が、ＬＥＤ１とＬＥＤ２の中間の位置し、ＰＤ２が、ＬＥＤ３とＬＥＤ４の中間の位置するように設ける。

【0006】

そして、図１１に示すサイクルを繰り返し行う。
各サイクルは、ＬＥＤ１のみを点灯しＰＤ１に入射した赤外光の強度を表す強度信号L1を得るピリオドと、ＬＥＤ２のみを点灯しＰＤ１に入射した赤外光の強度を表す強度信号L2を得るピリオドと、ＬＥＤ３のみを点灯しＰＤ２に入射した赤外光の強度を表す強度信号L3を得るピリオドと、ＬＥＤ４のみを点灯しＰＤ２に入射した赤外光の強度を表す強度信号L4を得るピリオドとを含む。

【0007】

そして、各ＬＥＤ点灯時に検出された反射光の強度の重心位置Gを、X1＜x2＜x3＜x4として∥
g={(x1×L1)+(X2×L2)＋(X3×L3)+(X4×L4)}/(L1+L2+L3+L4)
によって、水平方向の手の位置として算定する。

【0008】

しかし、このように重心位置Gを水平方向の手の位置とすると次のような問題が生じる。
すなわち、一般にＬＥＤの照射特性は指向性を持った点光源として近似でき、ＬＥＤ１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ３、ＬＥＤ４の４つのＬＥＤによるの照射分布は例えば図１２ａに示すようになる。

【0009】

図示するように、ディスプレイＤの下部では、各ＬＥＤからの照射光が拡がっていないため、この位置にある対象物（たとえばＰ２）は１つのＬＥＤのみの照射を強く受けがちである一方、ディスプレイＤの上部では、各ＬＥＤの照射が拡がってくるため、この位置にある対象物（たとえばＰ１）は複数のＬＥＤからの照射を受けるようになる。

【0010】

そして、この影響により、X1=1、X2=2、X3=3、X4=4として、
G={(1×L1)+(2×L2)＋(3×L3)+(4×L4)}/(L1+L2+L3+L4)
により重心位置Gを算定する場合について、対象物の位置と当該位置にある対象物に対して算定される重心位置Gとの関係を図１２ｂに示したように、水平方向の位置が同じ対象物（たとえば図１２ａのＰ１に位置する対象物とＰ２に位置する対象物）に対して、上下方向の位置に応じて異なる重心位置Gが水平方向の手の位置として算定されてしまう。

【0011】

そして、対象物の位置と重心位置Gとの関係が、図１２ｂに示したように、位置が上方となるにつれて、より中央値(図１２ｂでは2.5)に近づく重心位置Gが算定され、左右端に近づくほど、上下方向の位置によって重心位置Gが大きく変化する関係となるために、重心位置Gを水平方向の手の位置として手のジェスチャを検出すると、ジェスチャを誤認識する場合が生じる。

【0012】

すなわち、たとえば、ディスプレイＤに近接させた手を左から右にディスプレイＤの画面幅の75%以上動かすジェスチャをスワイプ動作として検出する場合、画面の上部中央において画面幅の75%の長さは図１２ｃのM1となり、M1に対応する重心位置Gの変化幅は2.25となる。

【0013】

一方、画面の下部中央において重心位置Gの変化幅2.25に対応する長さは、図１２ｃの画面幅のおよそ40%の長さM2となる。
したがって、画面の上部中央に合わせて、重心位置Gが2.25以上変化したときにスワイプ動作を検出するようにすると、画面の下部中央において、ユーザが手を左から右にディスプレイＤの画面幅の40%程度だけ動かしたときにもスワイプ動作として誤認識してしまう。

【0014】

また、ディスプレイＤが左ハンドル車の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配置されたものである場合に、ドライバが手でディスプレイＤの下方にあるエアコン等の走査パネルを操作するような動作を図１２ｃのJ1のように行ったときにも、重心位置Gが2.25以上変化しスワイプ動作として誤認識してしまう。

【0015】

そこで、本発明は、手によるジェスチャを適正に認識できるように、ディスプレイの表示面に近接した手の位置を検出することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0016】

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手の水平方向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外側に当該表示面の水平方向の一辺である第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と、前記表示面の外側に前記第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、前記複数の赤外光源の各々について、当該赤外光源に予め定めた対応に従って対応づけられている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の検出反射強度から推定される反射光の水平方向の分布の重心に対応する水平方向の位置を重心位置として算定する重心位置算定部と、前記複数の赤外光源のうちの一つもしくは複数の赤外光源を対象赤外光源として、各対象赤外光源について、当該対象赤外光源である赤外光源に前記対応に従って対応づけられている光検出器よりも、当該対象赤外光源に対して離れている光検出器で検出した、当該対象赤外光源が出射した赤外光の反射光の強度を、当該対象赤外光源の出射光の第２の検出反射強度として、各第２の検出反射強度の大きさの程度を表す位置指標を算定する位置指標算定部と、各赤外光源の出射光の前記第１の検出反射強度から推定される、反射光のピークが現れる水平方向の位置をピーク位置として算定するピーク位置算定部と、前記位置指標が大きいほど前記ピーク位置の値に近づくように前記重心位置を補正した位置を補正後重心位置として算定する補正後重心位置算定部と、前記補正後重心位置を用いて、ディスプレイの表示面に近接した手の水平方向の位置を表す検出位置を算定する検出位置算定部とを備えている。

【0017】

ここで、このような近接位置検出装置は、前記補正後重心位置が前記表示面の左右方向の中央の位置を表す場合の補正後重心位置の値を中央値として、前記検出位置算定部において、前記補正後重心位置算定部で算定された算定された前記補正後重心位置の値を、前記中央値との値の差が所定の割合で縮小するように補正した値を持つ前記検出位置を算定するよう構成してもよい。

【0018】

または、前記補正後重心位置が前記表示面の左右方向の中央の位置を表す場合の補正後重心位置の値を中央値として、前記検出位置算定部において、前記補正後重心位置算定部で算定された前記補正後重心位置の値を、当該値と前記中央値との値の差が小さいほど、前記中央値との値の差がより縮小するように補正した値を持つ前記検出位置を算定するよう構成してもよい。

【0019】

また、このような近接位置検出装置は、前記赤外光源の前記第１辺に沿った並び中の順番をiとし、Xiをiが大きくなるほど大きくなる値とし、i番目の赤外光源の出射光の第１の検出反射強度をLiとして、前記重心位置算定部において、Σ(Li×Xi)/Σ(Li)を、前記重心位置として算定するよう構成してもよい。

【0020】

また、このような近接位置検出装置は、前記赤外光源の前記第１辺に沿った並び中の順番をiとし、i番目の赤外光源の出射光の第１の検出反射強度をLiとし、j番目の対象赤外光源の出射光の第２の検出反射強度をEｊとして、前記位置指標算定部において、Eｊの総和またはEｊの最大値をAとし、Liの総和またはLiの最大値をBとして、A/Bを、前記位置指標として算定するよう構成してもよい。

【0021】

また、 このような近接位置検出装置は、前記赤外光源の前記第１辺に沿った並び中の順番をiとし、i番目の赤外光源の出射光の第１の検出反射強度をLiとし、Xiをiが大きくなるほど大きくなる値とし、kiを、Liが第１の検出反射強度のうちで最大か２番目に大きいときに１となり他のときに０となる値として、前記ピーク位置算定部において、
Σ(Xi×ki)/Σ(Li×ki)
により前記ピーク位置を算定するよう構成してもよい。

【0022】

または、前記赤外光源の前記第１辺に沿った並び中の順番をiとし、i番目の赤外光源の出射光の第１の検出反射強度をLiとし、Xiをiが大きくなるほど大きくなる値として、
前記ピーク位置算定部において、Liの最大値をLmaxとし、Q=Lmax×S（0＜S＜１）とし、Li'=Li-Qとし、Li'＞0の場合はLi"=Li'、Li'≦0の場合はLi"=0として、
GC=Σ(Li"×Xi)/Σ(Li")
によりピーク位置GCを算定するよう構成してもよい。

【0023】

以上のような近接位置検出装置において、赤外光源から比較的離れた光検出器で算出される第２の検出反射強度の大きさの程度を表す位置指標は対象物の上下方向の推定位置を示すものとなる。そして、本近接位置検出装置によれば、対象物の位置と重心位置との関係が、図１２ｂに示したように、位置が上方となるにつれて、より中央値に近づく重心位置が算定され、左右端に近づくほど、上下方向の位置によって重心位置が大きく変化する関係にあっても、これを位置指標が表す対象物の上下方向の推定位置に応じて補正し、対象物の位置と当該位置を表す検出位置との関係を、検出位置に基づくジェスチャの誤認識を抑制できる関係とすることができる。

【0024】

ここで、本発明は、さらに、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たディスプレイユニットを提供する。
また、本発明は、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を提供する。前記近接位置検出装置は、前記検出位置を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の推移より、ディスプレイの表示面に近接した手によるジェスチャを認識し、認識したジェスチャに応じた処理を行う。

【発明の効果】

【0025】

以上のように、本発明によれば、手によるジェスチャを適正に認識できるように、ディスプレイの表示面に近接した手の位置を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】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。

【図2】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。

【図3】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。

【図4】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。

【図5】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の他の例を示す図である。

【図6】本発明の実施形態に係る位置算定処理を示すフローチャートである。

【図7】本発明の実施形態に係る位置算定処理の動作を示す図である。

【図8】本発明の実施形態に係る位置算定処理の動作を示す図である。

【図9】本発明の実施形態に係る位置算定処理の動作の他の例を示す図である。

【図10】本発明の課題を示す図である。

【図11】本発明の課題を示す図である。

【図12】本発明の課題を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、本発明の実施形態について説明する。
図１に、本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。

【0028】

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。

【0029】

そして、近接位置検出装置３は、ディスプレイ２の表示面への近接したユーザの手の水平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の推移より、スワイプ動作などの、ディスプレイ２の表示面に近接した手によるジェスチャを認識し、認識したジェスチャに応じた処理を行う。

【0030】

図１に戻り、近接位置検出装置３は、近接検出センサ３１と近接検出コントローラ３２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つのフォトダイオードを備えている。
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、ディスプレイ２の表示面に近接したユーザの手の水平方向の位置を検出し、検出位置としてデータ処理装置１に通知する検出制御部３２３とを備えている。

【0031】

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、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。

【0032】

また、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。

【0033】

図３ａ、ｂ中の矢印は、ＬＥＤ１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ３、ＬＥＤ４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する。

【0034】

図３ｃは、ＬＥＤ１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ３、ＬＥＤ４による赤外光の照射強度の分布を表しており、各ＬＥＤからの照射光は上方に向かって拡がっていくため、ディスプレイ２の下部の位置では１つのＬＥＤのみの照射を強く受けがちである一方、ディスプレイ２の上部の位置では複数のＬＥＤからの照射を受けるようになる。

【0035】

次に、近接検出コントローラ３２の検出制御部３２３は、図４ａ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４ａに示すサイクルは、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L1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L2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L3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L4を出力するピリオドと、駆動部３２１がＬＥＤ１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E1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ＰＤ１に入射した赤外光の強度を表す強度信号E2とを出力するピリオドとを含む。

【0036】

次に、図４ｂに検出部３２２の構成を示す。
図示するように、検出部３２２は、信号処理部３２２１と、一つのアナログデジタル変換器３２２２（Ａ/Ｄ３２２２）と、マルチプレクサ３２２３（ＭＰＸ３２２３）とを備える。

【0037】

マルチプレクサ３２２３は、図４ａに示したサイクルにおいて、検出部３２２がＰＤ１に入射した赤外光の強度を表す強度信号L1、L2、E2を出力するピリオドでは、ＰＤ１の出力する電流信号を選択して信号処理部３２２１に出力し、検出部３２２がＰＤ２に入射した赤外光の強度を表す強度信号L3、L4、E1を出力するピリオドでは、ＰＤ２の出力する電流信号を選択して信号処理部３２２１に出力する。信号処理部３２２１は、マルチプレクサ３２２３から入力する電流信号の電圧信号への変換などの信号処理を行い、アナログデジタル変換器３２２２は、同セットの信号処理部３２２１が出力する電圧信号をデジタル変換して検出制御部３２３に出力する。

【0038】

ここで、近接検出コントローラ３２の検出制御部３２３は、図４ａに示すサイクルに代えて、図５ａ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の動作を制御してもよい。

【0039】

図５ａに示すサイクルは、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L1とＰＤ２に入射した赤外光の強度を表す強度信号E1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L2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L3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L4とＰＤ１に入射した赤外光の強度を表す強度信号E2とを出力するピリオドとを含む。

【0040】

ここで、このように、近接検出コントローラ３２の検出制御部３２３が、図５ａ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の動作を制御する場合、検出部３２２は、図４ｂに示す構成に代えて、図５ｂに示すように構成する。

【0041】

図５ｂの検出部３２２は、ＰＤ１とＰＤ２の二つのフォトダイオードのそれぞれに対応して設けた信号処理部３２２１とアナログデジタル変換器３２２２（Ａ/Ｄ３２２２）のセットを備えている。

【0042】

各セットの信号処理部３２２１は、対応するフォトダイオードが出力する電流信号の電圧信号への変換などの信号処理を行い、各セットのアナログデジタル変換器３２２２は、同セットの信号処理部３２２１が出力する電圧信号をデジタル変換して検出制御部３２３に出力する。

【0043】

次に、近接検出コントローラ３２の検出制御部３２３が行う位置算定処理について説明する。
図６に、この位置算定処理の手順を示す。
図示するように、検出制御部３２３は、図４ａまたは図５ａに示す各回のサイクルにおいて、強度信号L1、L2、L3、L4、E1、E2を検出部３２２から取得する（ステップ６０２）。

【0044】

ここで、ＬＥＤ１のみを発光したときのＰＤ２に入射した赤外光の強度を表す強度信号E1は、図７ａに示すように、ディスプレイ２の左側上方の領域において反射が発生したときに有意な値を示すと共に、反射が発生した位置が上方であるほど大きな値を示す傾向がある。

【0045】

これは、ディスプレイ２の左方上方の領域は、ＬＥＤ１の出射する赤外光によって比較的強い強度で照射されており、かつ、ＬＥＤ１とＰＤ２との位置関係が、当該領域内で生じた反射によるＬＥＤ１の出射する赤外光の反射光がＰＤ２に比較的強い強度で到達する位置関係にあり、また、当該領域内においては、より上方の位置で発生した赤外光の反射光がＰＤ２に、より到達しやすいからである。

【0046】

また、同様に、ＬＥＤ４のみを発光したときのＰＤ１に入射した赤外光の強度を表す強度信号E2は、ディスプレイ２の右側上方の領域において反射が発生したときに有意な値を示すと共に、反射が発生した位置が上方であるほど大きな値を示す。

【0047】

図６に戻り、検出制御部３２３は、次に、近接有無評価値Vを、V=f1(L1,L2,L3,L4)により算出する（ステップ６０４）。f1(L1,L2,L3,L4)は、たとえば、強度信号L1、L2、L3、L4の最大値を与える関数とする。ただし、f1は、強度信号L1、L2、L3、L4から、発生している反射光の大きさを与える関数であれば他の関数であってもよい。

【0048】

そして、ステップ６０４で算出したVとしきい値Thを比較し（ステップ６６）、Vがしきい値Ｔｈより大きくなければ、そのままステップ６０２に戻り、次回のサイクルの強度信号L1、L2、L3、L4、E1、E2の検出部３２２からの取得を待つ。

【0049】

一方、Vがしきい値Thより大きい場合には、重心位置Gを、G=f2(L1,L2,L3,L4)により算出する（ステップ６０８）。
f2(L1,L2,L3,L4)は、たとえば、X1、X2、X3、X4を、X1＜X2＜X3＜X4を満たす値として、
G={(X1×L1)+(X2×L2)＋(X3×L3)+(X4×L4)}/(L1+L2+L3+L4)
を与える関数とする。

【0050】

ただし、以下では、X1=1、X2=2、X3=3、X4=4であるものとして説明を行う。
なお、この場合、f2(L1,L2,L3,L4)は、たとえば、
G={(1×L1)+(2×L2)＋(3×L3)+(4×L4)}/(L1+L2+L3+L4)
を与える関数とする。

【0051】

重心位置Gは、先に、図１２ｂを用いて説明したように、反射発生位置が上方となるにつれて、より中央値に近づく重心位置Gが算定され、反射発生位置が左右端に近づくほど、上下方向の位置によって重心位置Gが大きく変化する図７ｂに示す関係となる。

【0052】

図６に戻り、検出制御部３２３は、次に、位置指標EYを、EY=f3(E1,E2)/f4(L1,L2,L3,L4)により算出する（ステップ６１０）。
f3(E1,E2)は、たとえば、(E1+E2)を与える関数や、E1、E2の最大値を与える関数とし、f4(L1,L2,L3,L4)は、たとえば、(L1+L2+L3+L4)を与える関数や、L1、L2、L3、L4の最大値を与える関数とする。

【0053】

図７ａに示したE1、E2と反射発生位置との関係に対して、位置指標EYは、図７ｂに示すように、ディスプレイ２の左側上方の領域と右側上方の領域において反射が発生したときに有意な値を示す。また、位置指標EYは、反射が発生した位置が、上方であるほど大きくなると共に、画面の左右方向中央から左右に離れるほど大きくなる値を示す。

【0054】

したがって、位置指標EYは、反射発生位置の上下方向の位置や左右方向の位置を表す指標となる。
図６に戻り、検出制御部３２３は、次に、ピーク位置GCを、GC=f5(L1,L2,L3,L4)により算出する（ステップ６１２）。
f5(L1,L2,L3,L4)は、L1、L2、L3、L4のうちで最大のものと、２番目に大きいものとを用いてピークの位置を算出する関数であり、f5(L1,L2,L3,L4)は、たとえば、ki(iは、１、２、３、４）を、LiがL1、L2、L3、L4のうちで最大か２番目に大きいときに１となり他のときに０となる値として、
GC={(1×k1)+(2×k2)+(3×k3)+(4×k4)}/{(L1×k1)+(L2×k2)+(L3×k3)+(L4×k4)}
を与える関数とする。

【0055】

ここで、図７ｃに、このようにして求まるピーク位置GCを示す。
図示するように、画面上部では、左から右への反射発生位置の変化に対してピーク位置GCは比較的スムーズに１から４まで変化するが、画面下部では、各ＬＥＤの光が拡がっていないために、左から右への反射発生位置の変化に対してピーク位置GCはステップ的に変化する。

【0056】

図６に戻り、検出制御部３２３は、次に、補正後重心位置G'を、G'=G×(1-α)+GC×αにより算出する（ステップ６１４）。
αは、０以上１以下の数であって、位置指標EYが大きいほど大きくなるように設定する。
この結果、αは、位置指標EYに従って、反射発生位置が上方であるほど大きくなると共に、反射発生位置が画面の左右方向中央から左右に離れるほど大きくなるので、補正後重心位置G'と反射発生位置との関係は図８ａに示すようになる。

【0057】

図示するように補正後重心位置G'は、反射発生位置が上方であるほど、かつ、反射発生位置が画面の左右方向中央から左右に離れるほど、算定される補正後重心位置G'が中央値（2.5）から離れるように、図７ｂに示した反射発生位置と重心位置Gの関係を補正したものとなる。

【0058】

なお、図７ｃに示したように画面下部で左から右への反射発生位置の変化に対してピーク位置GCはステップ的に変化するが、位置指標EYに従って画面下部ではαは０もしくはほぼ０となってピーク位置GCは補正後重心位置G'に反映されないので、このようなステップ的な変化による影響は抑制される。

【0059】

図６に戻り、検出制御部３２３は、次に、最終重心位置G"をG"=f7(G')により算出する（ステップ６１６）。
f7(G')は、Tを定数として、G"=2.5+T(G'-2.5)を与える関数であり、定数Tは、0＜t＜1であり∥補正後重心位置G'と中央値2.5との差よりも、当該補正後重心位置G'より算定される最終重心位置G"と中央値2.5との差が縮小する。

【0060】

また、定数Tは、図８ｂに示すように、図８ａに示した反射発生位置と補正後重心位置G'の関係が水平方向に線形に伸張され、反射発生位置が画面の左上角であるときにG"=1となり、反射発生位置が画面の、右上角であるときにG"=4となるように定める。

【0061】

図６に戻り、最後に、検出制御部３２３は、算出した最終重心位置G"を検出位置としてデータ処理装置１に通知し（ステップ６１８）、ステップ６０２からの処理に戻る。
以上、検出制御部３２３が行う位置算定処理について説明した。
図８ｂに示した反射発生位置と最終重心位置G"の関係によれば、図８ｃに示すように、最終重心位置G"の変化幅に対する画面の上部における左右方向の長さM'1と画面の下部における左右方向の長さM'2を、ほぼ同様の長さとすることができる。

【0062】

よって、たとえば、ディスプレイ２に近接させた手を左から右にディスプレイ２の画面幅の75%以上動かすジェスチャをスワイプ動作として検出する場合、画面の上部と下部とで、ほぼ同じ移動量を超える手の移動に対してのみスワイプ動作を検出することができる。

【0063】

また、画面の下部における左右方向の反射位置の変化幅に対する最終重心位置G"の変化幅が、図７ｂに示した重心位置Gの場合に比べて小さいので、ディスプレイ２が左ハンドル車の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配置されたものである場合に、ドライバが手でディスプレイ２の下方にあるエアコン等の走査パネルを操作するような動作を図８ｃのJ1のように行ったときに、これをスワイプ動作として誤認識してしまうことを排除できる。

【0064】

したがって、本実施形態によれば、ディスプレイ２の表示面に近接した手によるジェスチャを、より適正に検出することができる。
以上、本発明の実施形態について説明した。
ところで、以上の実施形態における図６の位置算定処理のステップ６１２ではピーク位置GCを、L1、L2、L3、L4のうちで最大のものと、２番目に大きいものとから求めたが、このようにすると２番目に大きいものと３番目に大きいものとが、ほぼ同じ大きさであったときに、正しいピークの位置をピーク位置GCとして求めることができない。

【0065】

そこで、ステップ６１２ではピーク位置GCを、次のように算出してもよい。
すなわち、L1、L2、L3、L4の最大値Lmaxを求め、Q=Lmax×S（0＜S＜1であり、Sはたとえば1/3）とする。そして、L1'＝L1-Q、L2'＝L2-Q、L3'＝L3-Q、L4'＝L4-Qとし
L1'＞0の場合はL1"=L1'、L1'≦0の場合はL1"=0、
L2'＞0の場合はL2"=L2'、L2'≦0の場合はL2"=0、
L3'＞0の場合はL3"=L3'、L3'≦0の場合はL3"=0、
L4'＞0の場合はL4"=L4'、L4'≦0の場合はL4"=0
として、
GC={(1×L1")+(2×L2")＋(3×L3")+(4×L4")}/(L1"+L2"+L3"+L4")
によりピーク位置GCを算出する。

【0066】

また、以上の実施形態における図６の位置算定処理のステップ６１６で最終重心位置G"の算定に用いたf7(G')は、図８ａに示した反射発生位置と補正後重心位置G'の関係を水平方向に非線形に伸張する関係としてもよい。

【0067】

すなわち、f7(G')として、図９ａに示す、補正後重心位置G'が中央値2.5に近いほど、補正後重心位置G'と中央値2.5との差よりも、当該補正後重心位置G'より算定される最終重心位置G"と中央値2.5との差が、より縮小する非線形な変換を行う関数を用いてもよい。このような関数を用いることにより、図９ｂに示すように画面の左右方向の中央に近いほど、左右方向の反射位置の変化幅に対する最終重心位置G"の変化幅が小さくなるように、補正後重心位置G'は最終重心位置G"に補正される。

【0068】

このように最終重心位置G"を求めることにより、画面の下部の左右方向中央部分において左右方向の反射位置の変化幅に対する最終重心位置G"の変化幅をより小さくし、上述したドライバが手でディスプレイ２の下方にあるエアコン等の走査パネルを操作するような動作J1に対して、これをスワイプ動作として誤認識してしまうことを、より確実に排除できる。
または、以上の実施形態における図６の位置算定処理のステップ６１６、６１８を廃して、補正後重心位置G'を、そのまま検出位置としてデータ処理装置１に通知し、ステップ６０２からの処理に戻るようにしてもよい。
このようにしても、検出位置の変化幅に対する画面の上部における左右方向の長さと画面の下部における左右方向の長さを、ほぼ同様の長さとすることができる。

【0069】

また、以上の実施形態では、ＬＥＤ１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ３、ＬＥＤ４の４つの赤外線ＬＥＤと、ＰＤ１、ＰＤ２の２つのフォトダイオードを用いたが、赤外線ＬＥＤの数は４以外の数であって良く、フォトダイオードの数は２以外の数であって良い。

【0070】

ただし、この場合には、たとえば、複数の赤外線ＬＥＤと複数のフォトダイオードの並びの一方の端を第１端、第１端と反対側の端を第２端として、第１端に近い赤外線ＬＥＤを点灯したときの、当該赤外線ＬＥＤの強度信号を検出するフォトダイオードよりも第２端に近いフォトダイオードで検出した強度信号と、第２端に近い赤外線ＬＥＤを点灯したときの、当該赤外線ＬＥＤの強度信号を検出するフォトダイオードよりも第１端に近いフォトダイオードで検出した強度信号を、上述した強度信号E1、E2に代えて用いるようにする。

【符号の説明】

【0071】

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…近接検出センサ、３２…近接検出コントローラ、３２１…駆動部、３２２…検出部、３２３…検出制御部、３２２１…信号処理部、３２２２…アナログデジタル変換器、３２２３…マルチプレクサ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】