反射检测设备、显示设备、电子设备和反射检测方法

专利名称：反射检测设备、显示设备、电子设备和反射检测方法
技术领域：
本发明涉及一种反射检测设备和反射检测方法，该反射检测设备从光发射表面(显示设备的显示表面)向外部发射检测光，并且通过多个光接收装置接收反射的检测光。 本发明还涉及一种包含反射检测功能的显示设备和电子设备。
背景技术：
反射检测通常涉及将光照射到对象上、以及通过检测反射光来检测对象的存在/ 不存在。然而，反射检测不仅用于检测对象的存在/不存在，而且在某些情况下还用于检 测对象的面内位置的位置检测。例如，已知有一种包含光学位置检测功能的显示装置，在该显示装置中，用 于检测指定位置的光接收装置被合并在显示面板中(例如，参见日本专利申请公开 No. 2006-301864 ；在下文中，称为专利文献1)。在专利文献1中所公开的技术中，感测光的传感器(光接收装置)被设置在诸如 液晶面板和有机电致发光(EL)面板的显示面板上的屏幕上的一部分像素或者屏幕上的所 有像素处。通过使来自传感器的检测信号与设置有传感器的像素的位置信息相关联，可以 检测已经触摸面板表面的诸如手指和笔的对象的面内位置。被照射到对象上且被传感器检 测的光是诸如红外(IR)光的不可见光。使用不可见光使得即使在黑色显示等的屏幕区域 中也能够执行位置检测。另一方面，作为测量检测光的光发射表面和对象之间的距离的方法，已知有为照 相机设备的自动聚焦而执行的三角测量方法，等等。

发明内容
然而，在普通的距离测量方法中，由于需要在一定范围内瞄准光，所以并不总是可 以在大平面内的任何位置处进行距离测量。因此，具有内置的触摸面板或触摸传感器的显 示设备可能无法使用三角测量方法来测量离显示表面的距离(高度)。鉴于上述情形，需要一种能够测量离光发射表面的距离(高度)的位置检测设备。还需要一种具有位置检测设备的功能并能够测量离显示表面的距离(高度)的显 示设备、以及包括该显示设备的电子设备。还需要一种可以测量离光发射表面的距离(高度)的位置检测方法。根据本发明的实施例，提供一种包括光发射表面、检测光输出部分、多个光接收装 置和高度检测部分的位置检测设备。检测光输出部分从作为光发射表面的一部分的发射区域倾斜地(例如，以预定的 角度)发射检测光。理想地，检测光输出部分使发射区域在光发射表面内沿着一个方向偏 移(shift)。多个光接收装置选择性地接收从发射区域发射到外部对象并在被外部对象反射之后以预定的角度进入光发射表面的检测光作为反射检测光，并且输出光接收信号。例如，在获得光接收信号时(在执行偏移之前或之后)，高度检测部分从已经获得 光接收信号的光接收装置的位置(位置信息)获得反射检测光的入射位置的坐标。此外， 使用该坐标和与该坐标相对应的发射区域的位置的坐标(位置信息)，高度检测部分获得 检测光被外部对象反射的点(spot)的高度，该高度是离光发射表面的距离。在本发明的实施例中，理想地，检测光输出部分能够将发射区域限制在这样的范 围内并使该发射区域沿着一个方向偏移在该范围中，检测光相对于光发射表面的发射角 θ 1和反射检测光相对于光发射表面的入射角θ 2可以被认为是等价的(θ 1和Θ2中的每 一个都可以被认为是单一值)。在这种情况下，更理想地，高度检测部分获得反射检测光的入射位置在偏移方向 上的坐标a2和在获得坐标a2时的发射区域的位置的坐标al。此外，使用获得的两个坐标 al和a2、发射角θ 1和入射角θ 2，高度检测部分通过求解下述方程(1)来获得与高度相对 应的值H: <formula>formula see original document page 7</formula>在本发明的实施例中，理想地，检测光输出部分能够从发射区域输出两条平行光 束作为检测光，这两条平行光束在光发射表面内的两个相对方向上具有倾角分量。检测光 输出部分还能够使发射区域在与这两个相对方向平行的方向上偏移。在这种情况下，更理想地，对于这两条平行光束中的每一条，高度检测部分获得反 射检测光的入射位置在偏移方向上的坐标a2和在获得坐标a2时的发射区域的位置的坐标 al。此外，使用获得的两个坐标al和a2、以及检测光相对于光发射表面的发射角Θ1，高度 检测部分通过求解对于这两条平行光束中的每一条成立的下述方程(1)来获得与高度相 对应的值H:
<formula>formula see original document page 7</formula>在该方程中，反射检测光相对于光发射表面的入射角θ 2和与高度相对应的值H 是未知的。采用这种结构，由于检测光的发射区域可以被限制为发射具有大面积的平面光的 触摸面板等的光发射表面的一部分，所以光发射位置和光接收位置之间的对应关系变得明 确。结果，有可能甚至使用位置检测设备通过三角测量方法来检测离对象的距离(高度)。根据本发明的另一实施例，提供一种包括显示表面、显示部分、多个光接收装置和 高度检测部分的显示设备。显示部分具有用于从显示表面输出根据输入的视频信号调制的可见光到外部对 象的图像显示功能。显示部分还具有从作为显示表面的一部分的发射区域倾斜地发射检测 光的功能。另外，显示部分理想地具有使发射区域在显示表面内沿着一个方向偏移的功能。多个光接收装置选择性地接收从发射区域发射到外部对象并在被外部对象反射 之后以预定的角度进入光发射表面的检测光作为反射检测光，并且输出光接收信号。例如，在获得光接收信号时(在执行偏移之前或之后)，高度检测部分从已经获得 光接收信号的光接收装置的位置(位置信息)获得反射检测光的入射位置的坐标。此外， 使用该坐标和与该坐标相对应的发射区域的位置(位置信息)的坐标，高度检测部分获得 检测光被外部对象反射的点的高度，该高度是离显示表面的距离。
根据本发明的另一实施例，提供一种包括显示面板和电路部分的电子设备，该电 路部分包括处理要在该显示面板上显示的视频的电路。与上述实施例的显示设备一样，显示面板包括显示表面、显示部分和多个光接收直ο包括在上述实施例的显示设备中的高度检测部分被设置在显示面板或电路部分 中。根据本发明的另一实施例，提供一种包括下述步骤的位置检测方法。(1)光发射步骤，从作为显示表面的一部分的发射区域倾斜地发射检测光；(2)光接收步骤，选择性地接收从发射区域发射到外部对象并在被外部对象反射 之后以预定的角度进入显示表面的检测光作为反射检测光，并且产生光接收信号；(3)扫描步骤，在使发射区域在显示表面内沿着一个方向偏移的同时，重复光发射 步骤；以及(4)高度检测步骤，在从每当执行偏移时在光接收步骤中产生的光接收信号获得 预定级别以上的接收光量时，使用与已经获得接收光量的光接收位置(位置信息)相对 应的反射检测光的入射位置的坐标和与该坐标相对应的发射区域的位置的坐标(位置信 息)，获得检测光被外部对象反射的点的高度，该高度是离显示表面的距离。根据本发明的实施例，可以提供能够测量离光发射表面的距离(高度)的位置检 测设备。此外，可以提供一种具有位置检测设备的功能并能够测量离显示表面的距离(高 度)的显示设备、以及包括该显示设备的电子设备。此外，可以提供能够测量离光发射表面的距离(高度)的位置检测方法。根据下文对如附图所示的本发明的最佳实施方式的详细描述，本发明的这些和其 它的目的、特征和优点将变得更加明显。


图1是根据本发明实施例的液晶显示设备的面板的横截面图；图2是示出其中组合光接收装置和微透镜的状态的放大的横截面图；图3A是示出棱镜的配置实例的透视图，并且图3B是示出由棱镜进行的 光路改变的状态的光导板(light guide plate)的示意横截面图；图4是光接收传感器电路图；图5A和5B是示出其中添加用于调制红外(IR)光的液晶层的状态的示意透视图 和示意横截面图；图6是高度检测的流程图；图7A和7B是示出BL驱动和来自BL区域的IR光路的示意横截面图，图7A示出 没有IR击中(hit)的情况，图7B示出有IR击中的状态；图8是示意性地示出H计算方法的视图，图8A示出从χ方向正侧的照射，图8Β示 出从X方向负侧的照射；图9是关于变形例1的光接收装置的布置的透视图；图10是关于变形例1的透镜布置的示意横截面图11是关于变形例1的非对称透镜的解释图；图12是关于变形例2的检测光输出部分的位置的示意横截面图；图13是关于变形例2的另一检测光输出部分的结构的示意横截面图；以及图14是关于变形例2的另一检测光输出部分的结构的示意横截面图。
具体实施例方式在下文中，在以在液晶显示设备中实现反射检测设备的功能的情形作为实例的同时，参照附图描述根据本发明实施例的反射检测设备。本文描述的液晶显示设备对应于本 发明的“显示设备”的实例。按照以下顺序给出描述。1.实施例详细内容被分成(面板结构)、(红外光的路径)、(关于结构部件的详述)、(BL/ 传感器扫描及其结构)和(高度检测)。2.变形例2-1.变形例1 关于光接收装置和透镜的变形2-2.变形例2 关于检测光输出部分的变形<1.实施例 >(面板结构)图1是液晶显示设备的面板的横截面结构图。该横截面结构是半透射式面板和透 射式面板共有的。而且，在图1的横截面图中，为了更加清楚看见，省略了表示横截面的斜 线。这同样适用于稍后描述的其它横截面图。图1所示的液晶显示设备10包括显示表面11，作为用户观看的在其上显示视频的 观察表面。显示表面11是指在构成“显示部分”的两个基板(稍后描述)上形成的作为最 上层的保护层43的表面(上表面)。可替换的是，在一片材被额外附着到保护层43的该表 面的情况下，该片材的最上层表面变成显示表面11。背光源(backlight) 20被设置在“显示部分”的显示表面11的另一侧的最后侧上。背光源20包括光导板21、诸如LED的光源(在下文中，自从使用白色LED以来，被 称为“白色光源”)22、以及反射箱(reflecti0nb0X)22a。被反射箱22a包围的白色光源22 被设置在光导板21的至少一个侧表面上。反射箱22a是防止LED光在白色光源22的周边 中泄漏、且为提高光使用效率而设置的构件。尽管没有具体地图示，但是背光源20与LED驱动部分连接，从而通过LED驱动部 分控制白色光源22的光发射。而且，反射片被附着在光导板21的背侧。背光源20是专用 于图像显示的照明设备，其是通过一体地组装上述部件而获得的。显示部分包括作为两个玻璃基板的背光源20侧的驱动基板30和显示表面11侧 的相对基板31。尽管由于复杂而没有详细地图示，但是在驱动基板30上形成包含薄膜晶体管 (TFT)的像素中的电极和电路装置、以及用于像素矩阵驱动的布线。驱动基板30被附着到 相对基板31，从而通过分隔件(spacer)(未示出)形成内部空间。此时，形成有电路装置、 电极和布线的驱动基板30的表面与相对基板31相对。
在相对基板31上，在这些基板附着之前预先形成滤色器(CF)层34。在图1所示的横截面结构中，在相对基板31内示出滤色器层34。在相对基板31 上预先形成滤色器层34，以便面对通过驱动基板30、相对基板31和分隔件形成的内部空 间。将液晶从没有形成分隔件的部分注入这两个基板之间的内部空间中。当其后封闭 液晶注入部分时，在驱动基板30、相对基板31和分隔件的内部密封液晶，结果形成液晶层 35。尽管在图1中由于复杂而没有详细地图示，但是，与上述形成的液晶层35相邻地 设置每一个像素的像素电极和全部像素共用的共用电极(未示出)。这两种电极是用于 将电压施加到液晶层35的电极。这两个电极可以将液晶层35夹在中间(纵向方向驱动 模式)，或者，这两个电极可以按两层的形式被层叠在驱动基板30侧上(横向方向驱动模 式)。在按两层的形式层叠这些电极的后一种情况中，尽管将电极绝缘和分开，但是下层侧 的共用电极从在上层侧与液晶层35接触的像素电极图案之间对液晶施加电作用。因此，在 横向方向驱动模式中，电场方向变成横向方向。另一方面，在这两个基板在厚度方向上将液 晶层35夹在中间的前一种情况中，电场方向变成纵向方向(厚度方向)。不管电极按照哪一种驱动模式规格布置，都有可能使用这两个电极对于液晶层35 以像素单位按矩阵的形式驱动电压。液晶层35是光学调制其透射率的功能层。液晶层35 根据施加的电压的幅度执行灰度显示(gradation display)。作为另一光学功能层，第一偏振板41被夹于背光源20和驱动基板30之间。另外， 第二偏振板42被夹于相对基板31和显示表面之间。在显示表面11侧的第二偏振板42的表面上形成保护层43。在本实施例中，在第一偏振板41和背光源20之间设置检测光输出部分50和白色 光学膜60。检测光输出部分50是发射用于检测对象的“检测光”作为与显示照明光不同的波 长范围的光的部件。这里，显示照明光是主要可见光的波长范围内的白色LED的光。另一 方面，检测光是诸如红外(IR)光的不可见光。检测光可以是可见光，但是，由于在为黑色显 示驱动液晶层35时阻挡可见光，所以可能无法同时执行显示和检测。因此，检测光理想地 是不可见光，尤其更理想地是红外光，因为它适合反射检测。检测光输出部分50包括光导板51、诸如红外LED的光源、以及反射箱53。诸如红 外LED的光源在下文中将称为红外LED 52 (IR)。被反射箱53包围的红外LED 52 (IR)被设置在光导板51的至少一个侧表面上。反 射箱53是防止LED光在红外LED 52 (IR)的周边中泄漏、且为提高检测光的光使用效率而 设置的构件。尽管没有具体地示出，但是检测光输出部分50与LED驱动部分连接，从而通过LED 驱动部分控制红外LED 52 (IR)的光发射。而且，反射片被附着在光导板51的背侧。检测 光输出部分50是专用于反射检测的照明设备，其是通过一体地组装上述部件而获得的。(红外光的路径)接下来，将描述上述构造的液晶显示设备10的背光和红外光的路径。在图像显示期间，在背光源20内点亮白色光源22。结果，来自白色光源22的光(显示照明光)从光导板21的一端部进入光导板21。光导板21是由透明材料形成的一种反射扩散板，并且，随着来自诸如LED的点光源的光在光导板21内被重复地反射，该光被逐渐地扩散以被转换为平面光。更具体地说，一部分光被上表面侧(显示表面侧)的光导板21的表面反射，使得 该光返回到光导板21，而其余的光从光导板21射出。已经从光导板21射出的光在通过白色光学膜60的同时被转换为扩散到一定程度 的光。白色光学膜60由多层膜构成，并且具有光扩散功能和将光的光轴变成与显示表面11 垂直的功能。另一方面，需要背侧的光导板21的表面全反射光，以防止光泄漏。当没有任何东 西被设置在背侧时，一部分光可能会试图从光导板21射出。为了使试图从光导板21射出 的光返回到光导板21，将反射片(未示出)在背侧附着到光导板21。基于相同的想法，在 白色光源22的周围设置反射箱22a。背光源20被构造为使得来自白色光源22的光被反射片和反射箱22a沿着前方 有效地发射为照明光。从背光源20发射且透过白色光学膜60的显示照明光通过检测光输出部分50。白 色光学膜60被构造为使得此时的显示照明光实际上不受光轴方向的变化或者光量的衰 减的影响。根据视频信号在显示部分中调制从白色光学膜60发射的显示照明光，并且从显 示表面11输出该显示照明光作为图像光L。另一方面，从红外LED 52 (IR)输出的红外光L(IR)通过在光导板51内被重复地 反射而扩展，并且使每单位面积的光量均衡。只要来自红外LED 52 (IR)的发射角在光导板 51的上下表面处满足反射条件，红外光L(IR)就被重复地反射，并且实际上在光导板51内 俘获该光。特别地，红外光L(IR)在下表面处被反射膜全反射，并且防止该光通过反射箱53 等从侧表面泄漏。(关于结构部件的详述)尽管稍后将给出关于结构等的详述，但是，大量的微(μ )棱镜54作为“光学装置” 被布置在光导板51上。μ -棱镜54被设置为使得仅仅可以从位于设置有μ -棱镜54的 部分的正上方的部分发射红外光L(IR)。因此，根据棱镜54的密度、以及布置区域和 非布置区域之间的区别，可以使从显示表面11看见的红外光L(IR)的发射区域成为任意图案。如图1所示，来自μ -棱镜54的红外光L (IR)的光路被弯曲，从而该红外光L (IR) 在经过面板之后从显示表面11输出。μ -棱镜54能够通过光路改变表面的倾角等来精确 地控制相对于检测光输出部分50的光发射表面的角度。当从显示表面11输出的光被外部反射对象(要检测的对象)反射时，该光通过显 示表面11，以返回到液晶显示设备10。例如，要检测的对象是诸如用户手指和触笔(stylus pen)的指示机构。通过被要检测的对象反射而返回到液晶显示设备10的检测光(在本实 例中的红外光L(IR))在下文中将被称为反射检测光或反射红外光Lr(IR)。对于反射检测光分布测量，例如，在显示部分内的驱动基板30上形成多个光接收 装置36。
光接收装置36可以按规则的间隔布置，但是，理想地相对于微透镜成对地布置。图2是示出光接收装置36和微透镜的组合的放大的横截面图。在驱动基板30的一个主表面上，为每一种颜色设置电路形成层。电路形成层 33 (R)、电路形成层33 (G)和电路形成层33 (B)均对应于形成视频显示器中的有效像素的子 像素。每一个电路形成区域是用于TFT、聚光器电极(condenser electrode)、布线等的布 置区域。另一方面，在相对基板31上形成层间膜38，并且，在液晶层35侧的层间膜38上形 成包括R滤波器34 (R)、G滤波器34 (G)和B滤波器34⑶的滤色器。
对应于R、G和B的三个电路形成区域、或者包括这三个滤波器的区域在下文中将 被称为“子像素三重组(sub-pixel trio)”。在一个子像素三重组和另一个子像素三重组 之间的驱动基板30的一部分是光接收装置布置区域。例如，可以为多个子像素三重组中的 每一个设置光接收装置布置区域，只要这些区域总体地规则地设置即可。这里，作为理想的布置，光接收装置36_1和36_2成对地布置。在下文中，光接收 装置36_1和36_2将被简称为光接收装置36，除非尤其需要对二者进行区分以外。例如，如其它的晶体管的情况一样，光接收装置36均是由TFT层构成的光电二极 管。TFT层可以是非晶硅或者多晶硅。在光接收装置36均是光电二极管时，可以使用具有 I (固有的)区域的PIN结构、或者在阳极和阴极的两个高浓度杂质区域之间具有D(掺杂 的)区域的PDN区域。光电二极管可以包括用于控制耗尽程度的控制栅极(control gate)。在由光接收装置36_1和36_2构成的光接收装置对的上方形成微透镜39。因此， 在微透镜39的光收集区域内布置光接收装置对。微透镜39被布置在子像素三重组之间的 区域中，并且被嵌入在沉积于驱动基板30的电路形成表面上的平坦化膜37中。尽管图2中的横向(χ)方向上的光接收装置对(36_1和36_2)的间距(pitch)是 任意的，但是该间距的实例是大约0. 8mm。图3A是示出μ -棱镜54的配置实例的透视图。图3Β是示出由μ -棱镜54进行 的光路改变的状态的光导板51的示意横截面图。图3中所示的本实施例的μ-棱镜54是具有三角形横截面并与光导板51—体 地形成的光学装置。例如，可以通过在光导板51的背表面上形成V形槽来实现本实例的 μ-棱镜54。应该注意，具有与棱镜54相同的功能的光学部件可以通过在不同于光导 板51的片材等上形成μ -棱镜54并将该片材附着到光导板51的方法来形成。μ -棱镜54被布置为形成沿着与设置有红外LED 52 (IR)的光导板51的侧表面平 行的y方向延长的条纹(stripe)。而且，沿着y方向在光导板51的两个侧表面之间贯穿地 形成μ-棱镜54。μ-棱镜54的宽度(X方向上的尺寸)是例如大约10 μ m，并且多个μ-棱镜54在 X方向上被布置为以预定的间距沿着y方向延长的平行条纹，所述预定的间距是大约几十 μπι至几百μπι。可替换的是，为了获得充分的光学强度，有可能以相对较窄的间距局部地 布置几个至几十个μ -棱镜54并且以相对较大的间距按规则的间隔在χ方向上布置μ -棱 镜54的束。如图3Β所示，每一个μ-棱镜54包括在y方向上更靠近光导板51的两个侧表面 中的一个侧表面的第一反射表面55a和更靠近另一侧表面的第二反射表面55b，作为光导板51的内侧的斜面。第一反射表面55a和第二反射表面55b相对于光导板51的背表面 (反射片侧的全反射表面；在下文中，称为相对输出表面)均具有倾角9。通过μ-棱镜54 的形成方法调整倾角。以45度的倾角φ，在反射表面上反射的光最有效地从光导板51的输 出表面(上表面)输出作为检测光。在如图3Β所示倾角是φ时，检测光(红外光L(IR))相对于输出表面的垂直线以负 角(-Θ)输出作为倾斜光。还可以用来自在y方向上的光导板51的另一侧表面(在图3中未示出的左手侧 表面)上设置的红外LED 52 (IR)的光获得上述操作。在这种情况下，由于图3B所示的第 二反射表面55b是实际的反射表面，所以检测光以正角(+θ )输出作为倾斜光。
这同样适用于所有的μ-棱镜54。因此，双向平行光束从光导板51的输出表面的 区域51Β输出作为检测光。而且，由于即使在检测光从图1所示的显示表面11射出时实际 上也保持可调的角度(+ θ，- θ )，所以该角度称为检测光发射角。具有特殊化的双向平行光束分量(集中的光通量方向(aggregated light flux directions))的检测光从图1所示的显示表面向外部发射，并且被要检测的外部对象扩散 和反射，从而返回到液晶面板。通过反射返回的光称为“反射检测光”。这里，在检测光的宽度稍微小并且暴露于该光下的要检测的对象的光照射表面由 此小的情况中，可以估计到该光在要检测的对象的一点处扩散和反射。这是因为诸如手指 和触笔尖的要检测的对象通常充分地大于具有几十至几百μ m的宽度的光。尽管稍后将会给出详述，但是，当反射检测光进入液晶面板内并倾斜地进入图2 所示的微透镜39时，来自χ方向的一侧的光在光接收装置对(36_1和36_2)中的一个处被 有效地收集。而且，来自χ方向的另一侧的光在光接收装置对(36_1和36_2)中的另一个 处被有效地收集。这里，检测光发射角(+ θ，- θ )采取已知的值，并且，基于该值确定反射检测光相 对于显示表面11的入射角，进而确定反射检测光相对于微透镜39的入射角。确定微透镜 39的折射率、其透镜表面的曲率、光接收装置对(36_1和36_2)的布置等，以便使得具有上 述的两个入射角的光能够被有效地接收。因此，光接收装置的光接收角采取基于下述内容 确定的已知值检测光发射角(+ θ，- θ )、微透镜39的位置、以及光接收装置处于光接收装 置对的两侧中的哪一侧。这里，选择性光接收包括具有其中预定入射角的光接收灵敏度高 于其它入射角的光接收灵敏度的灵敏度分布。(BL/传感器扫描及其结构)在稍后描述的三角形测量方法中，指定光发射位置和光接收位置之间的对应关系 是重要的。这里，当要检测的对象是例如大约Imm—样小时，还限制接收反射检测光的光接 收装置对(36_1和36_2)的数目。因此，通过从反射检测光的光接收位置执行逆计算，可以 指定检测光的光发射位置。然而，由于要检测的对象并不总是具有平行于显示表面11的板 状形状，所以在要检测的对象是相对较大并且其形状是例如球形时，反射检测光分布扩展， 并且光接收区域的轮廓变得模糊。而且，在检测光从显示表面11射出时的检测光发射角 (+ θ，- θ )和在检测反射光进入显示表面11时的入射角不同，从而导致稍后描述的三角形 测量方法中的误差，这是不利的。
就这一方面而言，在本实施例中，发射检测光的区域(在下文中，称为发射区域) 被限制为条纹形的区域(一个或多个线区域)。如稍后所述，为了减小三角形测量的操作负 荷，理想的是，将发射区域的范围限制为使得发射角和入射角等价到如下程度根据高度检 测的分辨率，相对于显示表面11的发射角和入射角之间的差可以被认为是三角形测量方 法中的可允许的误差。应该注意，在发射角和入射角不能被认为是等价的情况中，尽管操作 负荷增加，但是高度检测仍是可能的。稍后详细地描述高度检测方法。 同时，在发射区域被限制为条纹形的区域时，有可能的是，检测光将不会击中对 象。因此，使检测光的条纹形的发射区域(在下文中，称为亮线BL)例如在条纹宽度方向上 偏移预定距离或者多个像素的间距。此时，还使反射检测光的光接收位置偏移。在稍后描 述的图5中示出亮线BL。为了获得反射检测光的入射位置的坐标，对于亮线BL的每一个位置(偏移)，执行 用于向外部输出光接收装置的光接收结果的扫描操作。扫描操作需要包括光接收装置和选 择装置的传感器电路。扫描是在存在大量的光接收装置时以时间序列提取来自输出线的输 出的有效手段，由于对布置的约束而在数目上限制输出线。图4提供包括光接收装置36 (光电二极管PD)的光接收传感器电路的实例。图4所示的光接收传感器电路36C包括三个晶体管(在这种情况中，N沟道TFT) 和一个光电二极管PD (对应于光接收装置36)。三个晶体管是复位晶体管TS、放大器晶体管TA和读出晶体管TR。光电二极管PD是“对不可见光具有灵敏度的光接收装置36 (参见图1和2) ”的实 例。光电二极管PD的阳极与存储节点SN连接，而其阴极与电源电压VDD的供给线(在下 文中，称为VDD线)36L1连接。光电二极管PD具有PIN结构或PDN结构，并且包括通过绝 缘膜施加电场到I区域或D区域的控制栅极CG。光电二极管PD被逆偏置以被使用，并且具 有能够通过由控制栅极CG控制耗尽程度来最佳化(通常，最大化)灵敏度的结构。关于复位晶体管TS，漏极与存储节点SN连接，源极与参考电压VSS的供给线(在 下文中，称为VSS线)36L2连接，并且，栅极与复位信号(RESET)的供给线(在下文中，称为 复位线)36L3连接。复位晶体管TS将存储节点SN从浮置状态(floating state)切换到 VSS-线-36L2-连接状态以使存储节点SN放电(discharge)，并且使存储的电荷量复位。关于放大器晶体管TA，漏极与VDD线36L1连接，源极通过读出晶体管TR与检测电 位Vdet (或检测电流Idet)的输出线(在下文中，称为检测线)36L4连接，并且栅极与存储 节点SN连接。关于读出晶体管TR，漏极与放大器晶体管TA的源极连接，源极与检测线36L4连 接，并且栅极与读取控制信号(READ)的供给线(在下文中，称为读取控制线)连接。放大器晶体管TA操作用来在由光电二极管PD产生的正电荷存储在复位之后又切 换到浮置状态的存储节点SN中时放大存储的电荷量(对应于光接收电位)。读出晶体管 TR是用于控制定时以将由放大器晶体管TA放大的光接收电位放电到检测线36L4的晶体 管。由于激励读取控制信号(READ)并且在经过一定存储时间之后接通读出晶体管TR，所以 将电压施加到放大器晶体管TA的源极和漏极，以使对应于此时的栅极电位的电流从其中 流过。因此，增加的振幅的电位变化与光接收电位相应地出现在检测线36L4中，并且，该电 位变化作为检测电位Vdet从检测线36L4输出到光接收传感器电路36C的外部。可替换的是，其值基于光接收电压而变化的检测电流Idet从检测线36L4输出到光接收传感器电路36C的外部。通过对复位线36L3和读取控制线36L5的控制来执行扫描操作。假设例如在图1 至3所示的坐标系统中沿着χ方向布置的多个光接收电路36C(光接收传感器行)中共用 地设置其布线。在这种情况下，每当执行光接收传感器行的读取时，在沿着y方向延长的多个检 测线36L4中产生传感器读出信号(光接收信号)。每当在改变读取行的同时重复复位线 36L3和读取控制线36L5的控制时，将光接收信号按照时间序列从多个检测线36L4输出到 显示面板的外部。接下来，将描述用于将检测光发射区域限制为条纹形的亮线BL的机构。在图1所示的结构中，液晶层35对应于用于视频显示的光学调制层。只要液晶层 35能够控制不可见光的传输和阻挡，就还可以在不显示视频时执行对象检测的情况中采用 图1所示的结构。然而，当在视频显示期间为输入诸如命令的信息而执行对象检测时，检测光必须 是诸如IR光的不可见光，并且，除了液晶层35以外，还必须设置IR光学调制机构(例如， 液晶层)。图5是示出其中除了用于调制可见光的液晶层35以外还设置用于调制不可见光 (IR光)的液晶层35S的情况的结构图。图5A是示意透视图，并且图5B是示意横截面图。尽管如图1 一样设置背光源20、白色光学膜60和保护层43，但是，图5是省略了 背光源20、白色光学膜60和保护层43的结构的示意图。图5所示的液晶显示设备不同于图1所示的液晶显示设备10，因为在检测光输出 部分50和驱动基板30之间添加了 BL扫描液晶部分LCS。与图1相同的结构，即，驱动基板30、相对基板31、液晶层35、第一偏振板41和第 二偏振板42将在下文中被称为显示液晶部分LC。应该注意，在图5中，示出光导板51的反射构件51R。BL扫描液晶部分LCS包括分别对应于显示液晶部分LC的驱动基板30和相对基板 31的BL驱动基板30S和BL相对基板31S、以及夹于在这两个基板之间的BL液晶层35S。 而且，BL扫描液晶部分LCS包括分别对应于显示液晶部分LC的第一偏振板41和第二偏振 板42的第一偏振板41S和第二偏振板42S。尽管显示液晶部分LC和BL扫描液晶部分LCS具有相似的结构，但是显示液晶部 分LC调制可见光，而BL扫描液晶部分LCS调制不可见光(IR光)。因此，显示液晶部分LC 和BL扫描液晶部分LCS被构造为使得部件材料和光学特性不同。特别地，显示液晶部分 LC使IR光恒定地透过其整个表面，而BL扫描液晶部分LCS使可见光恒定地透过其整个表面。(高度检测)接下来，将描述高度检测过程。图6是示出该过程的流程图。根据稍后描述的存储在诸如电子设备的微计算机和 CPU的预定控制器中的程序、或者适宜时输入的程序，执行该流程图的算法。在开始高度检测算法时，在步骤STl中，1屏幕(1帧周期)的BL地址N被设置为例如“1”。在下一个步骤ST2中，执行对亮线BL的初始控制。具体地说，操作在BL扫描液晶部分LCS的BL驱动基板30S中设置的BL驱动部分或者其部分功能已经被委托给显示面板 以外的驱动电路的BL驱动部分。因此，形成在N= 1的情况中的亮线BL。具体地说，如图 5A所示，在BL液晶层35S上形成沿着y方向延长的作为条纹形的IR光透射区域的亮线BL， 由此，红外光L(IR)的发射区域的范围被缩小到线范围。在下文中，图1所示的显示表面11 上的红外光L(IR)的发射区域将被称为“BL区域”。图7是示出BL驱动和来自BL区域的红外光L(IR)的光路变化的设备的示意横截 面图。如图7A所示，在红外光L(IR)没有被照射到要检测的对象上时，不会产生作为“反 射检测光”的反射红外光Lr(IR)。如图7B所示，在红外光L(IR)被照射到要检测的对象上时产生反射红外光 Lr (IR)，并且反射红外光Lr (IR)返回到液晶显示设备。反射红外光Lr (IR)几乎无损耗地 通过显示液晶部分LC的液晶层35和相对基板31，并且达到与设置在驱动基板30上的光接 收装置36 (光接收传感器电路36C)的对准。再次参照图6，在下一个步骤ST3中，光接收装置36 (光接收传感器电路36C)的驱 动电路(未示出)与光接收装置36对准地执行1-屏幕扫描操作(光学传感器扫描)。驱 动电路通常被形成在液晶显示设备10(驱动基板30)的内部，但是它可以被部分地形成在 液晶显示设备10的外部。在步骤ST4中，判断是否存在传感器输出。可以在液晶显示设备10的内部或外部 进行这种判断。通常，合并有液晶显示设备10的电子设备的控制器执行这种判断。更具体地说，通过步骤ST3的光学传感器扫描获得的光接收信号的1-屏幕分布用 于判断是否存在有效的传感器输出。例如，基于光接收信号电平是否为某一阈值以上，判断 传感器输出是否有效。此外，为了与噪声区分开，基于具有某一阈值以上的光接收信号电平 的传感器输出的数目是否为某一比率以上、或者传感器输出是否存在于有限的范围内，可 以判断是否存在传感器输出。如果判断为“没有传感器输出(NO) ”，则该处理流程跳过步骤ST5，并且，在判断为 “存在传感器输出(YES)，，时，在步骤ST5中输出判断为“存在传感器输出”的光学传感器的 坐标(在下文中，称为传感器坐标)。例如，传感器坐标被输出到外部控制器的处理IC，以 便用于高度(H)计算。在步骤ST6中，增加BL地址N (N = N+1)，并且，在步骤ST7中判断BL地址N是否 达到了 BL分区数目M。当在步骤ST7的判断中判断为NO时，该处理流程返回到步骤ST2，以重复步骤ST2 至 ST7。当在步骤ST7的判断中判断为YES时，在步骤ST8中通过外部处理IC等执行高度 (H)计算处理。图8A是示意性地示出H计算方法(三角形测量方法)的解释图。图8A示出来自 X方向正侧的光源的IR光(在下文中，称为红外光L(IR)A)的光接收，并且，图8B示出来自 χ方向负侧的光源的IR光(在下文中，称为红外光L(IR)B)的光接收。
在图8中，与亮线BL相关联(参见图5)，沿着y方向延长的显示表面11上的条纹 形的区域被定义为红外光L(IR)的“发射区域IRout”。而且，从要检测的对象反射的红外 光Lr (IR)进入的显示表面11的区域被定义为“入射区域IRin”。此外，红外光L(IR)与显 示表面11相交的发射角被定义为“ θ 1”，反射红外光Lr (IR)与显示表面11相交的入射角 被定义为“ θ 2”。图8示出红外光L(IR)和反射红外光Lr(IR)的范围及其代表线(例如，中心线) (粗线)。IR光的代表线(粗线)与显示表面11相交的点分别被定义为IR光发射位置和 IR光入射位置。基于此时的亮线BL的χ坐标、已知的发射角(+Θ或-θ )、以及亮线BL和显示表 面11之间的距离，预先唯一地确定发射位置的χ坐标(al)。另一方面，入射位置的χ坐标(a2)在很大程度上随着显示表面11和要检测的对 象之间的距离(高度H)而不同。通过下述方式获得入射位置的χ坐标(a2)将基于通过多个光接收装置36的 1-屏幕扫描获得的分布而判断的光接收位置的中心处的Χ坐标转换为显示表面11上的入 射位置的X坐标。用于在图6所示的步骤ST8中执行H计算的机构(高度检测部分；例如，处理IC 和控制器)首先将在步骤ST5中获得的传感器坐标(光接收位置的中心处的χ坐标)转换 为显示表面11上的入射位置的χ坐标(a2)，并且获得其实际的测量值。高度检测部分预先 输入通过步骤ST3的处理输出的亮线BL的χ坐标(宽度的中心处的χ坐标)，并且还预先 计算和存储发射位置的χ坐标(al)。在本实施例中，可以采用第一计算方法或者第二计算方法，在第一计算方法中，基 于从图8A或8B获得的信息计算高度H，在第二计算方法中，与图8A和8B —样，基于通过在 不同方向上的扫描获得的信息计算高度H。(第一计算方法)作为第一计算方法的前提，必须将发射区域IRout的范围限制为使得发射角θ 1 和入射角θ 2中的每一个等价(被认为是单一值)到如下程度根据高度检测的分辨率，相 对于显示表面11的发射角之差(变差)和入射角之差(变差)可以被认为是三角形测量 方法中的可允许的误差。换句话说，下述情况对应于这种情况其中，图8Α或8Β所示的发 射区域IRout的宽度充分地小(要检测的对象的尺寸相对于宽度充分地大)，并且发射光被 要检测的对象的表面扩散和反射。即使在要检测的对象平行于显示表面11时，或者，即使 在要检测的对象从平行状态倾斜时，发射角θ 1和入射角θ 2也不会改变。因此，使发射角 θ 1和入射角θ 2中的每一个等价到这种程度根据高度检测的分辨率，二者之差可以被认 为是三角形测量方法中的可允许的误差。对于图8Α或8Β所示的平行光束之一，关于高度H的如下方程(1)成立。方程1H = al-a2 * tan θ 1 * tan θ 2/ (tan θ 1+tan θ 2) · · · (1)在这种情况下，发射位置的χ坐标(al)、入射位置的χ坐标(a2)、发射角θ 1和入 射角Θ2都是已知的值。因此，通过简单地求解上述方程(1) 一次，可以获得高度H。在这 种情况下，尽管稍微降低了测量精确度，但是即使用90度的入射角θ 2也可以获得高度H。
(第二计算方法)在发射角θ 1或入射角θ 2不能被认为是等价的情况中，例如，将通过在图8Α所 示的方向上的扫描获得的发射位置的χ坐标(al)和入射位置的χ坐标(a2)、以及发射角 θ 1(已知的值)代入上述方程(1)，其中，在该方程中，入射角Θ2和高度H作为未知的参数。接下来，将通过在图8Β所示的方向上的扫描获得的发射位置的χ坐标(al)和入 射位置的X坐标(a2)、以及发射角Θ ι (已知的值)代入上述方程(1)，在该方程中，入射角 θ 2和高度H作为未知的参数。通过求解上述的两个模拟方程并消除入射角θ 2，可以获得高度H。基于检测线36L4是对应于光接收装置36_1的检测线和对应于光接收装置36_2 的检测线中的哪一条检测线，可以判断从检测线36L4 (图4)输出的光接收信号是通过图8Α 的扫描获得的信号和通过图8Β的扫描获得的信号中的哪一个信号。应该注意，只要在假设的一定高度范围(可检测的范围)内图8Α的情况中的光接 收位置和图8Β的情况中的光接收位置在任何高度测量中彼此不重叠，就可以任意地设置χ 方向上的亮线BL的宽度。换句话说，如果χ方向上的亮线BL的宽度太大，则这两个光接收 位置彼此重叠，从而难以精确地判断光接收位置。然而，即使光接收位置彼此重叠，也仍可 以基于具有高光接收信号电平的重叠区域和在其两侧具有低光接收信号电平的区域来估 计这两个光接收位置。另一方面，如果χ方向上的亮线BL的宽度太小，则对于每一个BL步移，需要长时 间去执行BL扫描和传感器扫描。因此，基于两种观点来确定χ方向上的亮线BL的合适的宽度。仅有必要的是，根据在χ方向的亮线BL的确定宽度上发射角θ 1和入射角Θ2是 否可以被认为等价来确定要采用第一计算方法和第二计算方法中的哪一种计算方法。而且，在设置图2所示的微透镜39时，即使在光束重叠时，赋予给光接收装置36_1 和36_2的对光束的灵敏度随着入射方向而不同，从而可以更加精确地判断光接收位置。此 夕卜，通过透镜的光收集性能来提高检测灵敏度，结果，可以在没有增加光源的输出的情况下 获得窄的亮线BL。换句话说，不仅在执行第二计算方法的情况中，而且在执行第一计算方法 的情况中，设置微透镜39和光接收装置对都是理想的，因为这在光束重叠的情况中也是有 效的。此外，通过使用图8Α的情况中的下述方程(2-1)和图8Β的情况中的下述方程 (2-2)，可以计算在χ方向上从原点到要检测的对象的距离L。方程2L = H/tan θ 1+al. · . (2-1)L = H/tan θ 2+a2. . . (2-2)(2.变形例 1)图9示出微透镜和光接收装置的变形例。如图9所示，微透镜39可以由具有y轴作为纵轴的柱面透镜构成。在这种情况中， 在柱面透镜的底表面的中心轴(纵轴)的两侧交替地布置光接收装置36_1和36_2。每一 个光接收装置的光接收表面被形成为具有沿着纵轴的条纹形状。
采用这种结构，可以有效地使用在y方向上具有与像素相同的尺寸的传感器布置区域，以增强灵敏度。图10示出微透镜布置的变形例。如图10所示，微透镜39可以被形成在与滤色器层34相同的表面上，并且被嵌入 在层间膜38中。代替图8所示的微透镜39，例如，一对非对称透镜(39R，39L)可以按如图11所示 的片状的方式设置。具有χ方向正侧的入射表面的三角形测量透镜39R将反射红外光Lr (IR) A有效地 弓丨导到光接收装置36_1，但是没有将反射红外光Lr (IR) B弓I导到光接收装置。相反，具有χ 方向负侧的入射表面的三角形测量透镜39L将反射红外光Lr (IR)B有效地引导到光接收装 置36_2，但是没有将反射红外光Lr(IR)A引导到光接收装置。通过上述的光学装置，可以实现与微透镜39相同的功能。(3.变形例 2)图12至14示出检测光输出部分的变形。在易于形成与上述实施例一样的V形槽和高处理精确度方面，改变红外光L(IR) 的光路以朝显示表面11延伸的光学装置是理想的。然而，例如，如果可以实现不会变成反射检测光的障碍或者不会与反射检测光发 生干涉的特殊光学装置，则可以在显示表面11侧设置比如图12和13所示的液晶模块 (LC+LCS)更多的光学装置。该结构具有这样的优点由于执行三角形测量方法的显示表面 11和光接收表面变得更近，所以距离转换误差变得更小。具体地说，图12示出其中检测光输出部分50被设置在液晶模块和保护层43之间 的情况。在图13中，设置具有作为检测光输出部分50的功能和作为保护层43的功能的检 测光输出部分50C。在这种情况下，检测光输出部分50C的表面变成显示表面11。应该注意，如图14所示，可以层叠具有χ方向正侧的IR光源的检测光输出部分 50Α和具有χ方向负侧的IR光源的检测光输出部分50Β。该变形可以与图12的变形一起应用。在本实施例中，可以应用各种其它的变形。发射区域(BL扫描液晶部分LCS的光透射区域)的形状并不局限于条纹形，并且 可以是例如“断线平行条纹”或者“断线锯齿形”。另外，任何形状和布置可以用于发射区域， 只要它们属于规则的图案即可。在以其中向液晶显示设备提供根据本发明的反射检测设备的功能的情况作为实 例的同时，已经描述了上述的实施例和变形例。然而，诸如有机EL显示设备的其它显示设 备可以用于显示设备。而且，作为合并有应用本发明的显示设备的电子设备，可以使用任何电子设备，例 如PC、电视设备、包括蜂窝电话和PDA的便携式装备、用于拍摄运动图像或静止图像的照相 机设备和包括汽车导航系统的车载装备。采用上述的结构，可以实现能够容易且精确地测量要检测的对象和光发射表面 (显示表面)之间的距离的显示设备和反射检测设备。
此外，在装备有反射检测设备或显示设备的电子设备中，可以容易地将高度检测 应用到各种应用。因此，期望在PC、蜂窝电话、游戏等中产生全新的应用。本申请包括与在2009年2月27日递交到日本专利局的日本在先专利申请JP 2009-045514中公开的主题相关主题，该专利申请的全部内容以引用的方式并入本文。本领域的技术人员应该理解，根据设计要求和其它因素，可以进行 各种变形、组 合、子组合和替换，只要它们在本发明的范围内即可。
权利要求
一种反射检测设备，包括光发射表面；检测光输出部分，从作为光发射表面的一部分的发射区域倾斜地发射检测光；多个光接收装置，选择性地接收从发射区域发射到外部对象并在被外部对象反射之后以预定的角度进入光发射表面的检测光作为反射检测光；以及高度检测部分，使用接收了反射检测光的光接收装置的位置信息和发射区域的位置信息，获得检测光被外部对象反射的点的高度，该高度是离光发射表面的距离。
2.根据权利要求1所述的反射检测设备，其中，检测光输出部分能够使发射区域沿着一个方向偏移，该发射区域倾斜地发射检 测光。
3.根据权利要求2所述的反射检测设备，其中，高度检测部分获得反射检测光的入射位置在偏移方向上的坐标a2和在获得坐 标a2时的发射区域的位置的坐标al，并且其中，使用获得的两个坐标al和a2、检测光相对于光发射表面的发射角θ 1和反射检 测光相对于光发射表面的入射角θ 2，高度检测部分通过求解下述方程(1)来获得与高度 相对应的值H。<formula>formula see original document page 2</formula>
4.根据权利要求1所述的反射检测设备，其中，检测光输出部分能够从发射区域输出两条平行光束作为检测光并使发射区域沿 着与光发射表面内的两个相对方向平行的方向偏移，这两条平行光束在这两个相对方向上 具有倾角分量。
5.根据权利要求4所述的反射检测设备，其中，对于这两条平行光束中的每一条，高度检测部分获得反射检测光的入射位置在 偏移方向上的坐标a2和在获得坐标a2时的发射区域的位置的坐标al，并且其中，使用获得的两个坐标al和a2、以及检测光相对于光发射表面的发射角θ 1，高度 检测部分通过求解对于这两条平行光束中的每一条成立的下述方程(1)来获得与高度相 对应的值H:<formula>formula see original document page 2</formula>在该方程中，反射检测光相对于光发射表面的入射角θ 2和与高度相对应的值H是未 知的。
6.根据权利要求2所述的反射检测设备，还包括 多个光接收透镜，其中，所述多个光接收装置相对于所述多个光接收透镜中的每一个成对地设置，并且 其中，成对的两个光接收装置被设置为在所述多个光接收透镜中相应的一个光接收透 镜的光收集范围内在偏移方向上彼此分开。
7.一种显示设备，包括 显示表面；显示部分，具有用于将根据输入的视频信号调制的可见光从显示表面输出到外部对象 的图像显示功能和从作为显示表面的一部分的发射区域倾斜地发射检测光的功能；多个光接收装置，选择性地接收从发射区域发射到外部对象并在被外部对象反射之后 以预定的角度进入显示表面的检测光作为反射检测光；以及高度检测部分，使用接收了反射检测光的光接收装置的位置信息和发射区域的位置信 息，获得检测光被外部对象反射的点的高度，该高度是离显示表面的距离。
8.根据权利要求7所述的显示设备，其中，显示部分能够使发射区域沿着一个方向偏移，该发射区域倾斜地发射检测光， 其中，高度检测部分获得反射检测光的入射位置在偏移方向上的坐标a2和在获得坐 标a2时的发射区域的位置的坐标al，并且其中，使用获得的两个坐标al和a2、检测光相对于显示表面的发射角θ 1和反射检测 光相对于显示表面的入射角θ 2，高度检测部分通过求解下述方程(1)来获得与高度相对 应的值H:<formula>formula see original document page 3</formula>
9.根据权利要求7所述的显示设备，其中，显示部分能够从发射区域输出两条平行光束作为检测光并使发射区域沿着与显 示表面内的两个相对方向平行的方向偏移，这两条平行光束在这两个相对方向上具有倾角 分量，其中，对于这两条平行光束中的每一条，高度检测部分获得反射检测光的入射位置在 偏移方向上的坐标a2和在获得坐标a2时的发射区域的位置的坐标al，并且其中，使用获得的两个坐标al和a2、以及检测光相对于显示表面的发射角θ 1，高度检 测部分通过求解对于这两条平行光束中的每一条成立的下述方程(1)来获得与高度相对 应的值H <formula>formula see original document page 3</formula>在该方程中，反射检测光相对于显示表面的入射角θ 2和与高度相对应的值H是未知的。
10.根据权利要求7所述的显示设备， 其中，显示部分包括发射显示光的第一表面发射部分，第二表面发射部分，相对于显示表面以预定的角度发射具有平面形状的检测光，以及 光学调制面板部分，被设置在第一和第二表面发射部分与显示表面之间，基于输入的 视频信号将来自第一表面发射部分的显示光光学调制为显示图像光，使从第二表面发射部 分输出的平面检测光通过与显示表面的发射区域相对应的区域，阻挡其它区域处的平面检 测光，并且使透射区域沿着一个方向偏移。
11.根据权利要求10所述的显示设备， 其中，第二表面发射部分包括 用于检测光的光源，光导板，该光导板内反射来自光源的光，并且以平面的形状扩散该光，以及 光学装置，该光学装置局部地改变通过光导板的光的方向，并且将平面检测光从显示 部分侧的光导板的输出表面倾斜地输出。
12.根据权利要求11所述的显示设备，其中，光源被设置在光导板的彼此相对的两个侧表面上，并且 其中，光学装置包括第一光路改变表面和第二光路改变表面，该第一光路改变表面反 射或折射来自设置在光导板的所述侧表面中的一个侧表面的第一光源的光，该第二光路改 变表面反射或折射来自设置在光导板的所述侧表面中的另一个侧表面的第二光源的光。
13.根据权利要求7所述的显示设备，还包括 多个光接收透镜，其中，所述多个光接收装置相对于所述多个光接收透镜中的每一个成对地设置，并且 其中，成对的两个光接收装置被设置为在所述多个光接收透镜中相应的一个光接收透 镜的光收集范围内在一个方向上彼此分开。
14.一种电子设备，包括 显示面板；电路部分，包括处理要在显示面板上显示的视频的电路； 显示面板包括 显示视频的显示表面，显示部分，具有用于将根据输入的视频信号调制的可见光从显示表面输出到外部对象 的图像显示功能和从作为显示表面的一部分的发射区域倾斜地发射检测光的功能，多个光接收装置，选择性地接收从发射区域发射到外部对象并在被外部对象反射之后 以预定的角度进入显示表面的检测光作为反射检测光，以及高度检测部分，使用接收了反射检测光的光接收装置的位置信息和发射区域的位置信 息，获得检测光被外部对象反射的点的高度，该高度是离显示表面的距离。
15.根据权利要求14所述的电子设备，其中，显示部分能够使发射区域沿着一个方向偏移，该发射区域倾斜地发射检测光， 其中，高度检测部分获得反射检测光的入射位置在偏移方向上的坐标a2和在获得坐 标a2时的发射区域的位置的坐标al，并且其中，使用获得的两个坐标al和a2、检测光相对于显示表面的发射角θ 1和反射检测 光相对于显示表面的入射角θ 2，高度检测部分通过求解下述方程(1)来获得与高度相对 应的值H:<formula>formula see original document page 4</formula>
16.根据权利要求14所述的电子设备，其中，显示部分能够从发射区域输出两条平行光束作为检测光并使发射区域沿着与显 示表面内的两个相对方向平行的方向偏移，这两条平行光束在这两个相对方向上具有倾角分量。其中，对于这两条平行光束中的每一条，高度检测部分获得反射检测光的入射位置在 偏移方向上的坐标a2和在获得坐标a2时的发射区域的位置的坐标al，并且其中，使用获得的两个坐标al和a2、以及检测光相对于显示表面的发射角θ 1，高度检 测部分通过求解对于这两条平行光束中的每一条成立的下述方程(1)来获得与反射位置 的高度相对应的值H:<formula>formula see original document page 4</formula>在该方程中，反射检测光相对于显示表面的入射角θ 2和与高度相对应的值H是未知的。
17.一种反射检测方法，包括光发射步骤，从作为显示表面的一部分的发射区域倾斜地发射检测光； 光接收步骤，选择性地接收从发射区域发射到外部对象并在被外部对象反射之后以预 定的角度进入显示表面的检测光作为反射检测光；扫描步骤，在使发射区域在显示表面内沿着一个方向偏移的同时，重复光发射步骤；以及高度检测步骤，使用接收了反射检测光的光接收装置的位置信息和发射区域的位置信 息，获得检测光被外部对象反射的点的高度，该高度是离显示表面的距离。
18.根据权利要求17所述的反射检测方法，其中，扫描步骤包括使发射区域沿着一个方向偏移，该发射区域倾斜地发射检测光，并且其中，高度检测步骤包括获得反射检测光的入射位置在偏移方向上的坐标a2和在获得坐标a2时的发射区域的 位置的坐标al，以及使用获得的两个坐标al和a2、检测光相对于显示表面的发射角θ 1和反射检测光相对 于显示表面的入射角θ 2，通过求解下述方程(1)获得与高度相对应的值<formula>formula see original document page 5</formula>· (1)。
19.根据权利要求17所述的反射检测方法，其中，光发射步骤包括从发射区域输出两条平行光束作为检测光，所述两条平行光束 在显示表面内的两个相对方向上具有倾角分量，其中，扫描步骤包括使发射区域沿着与这两个相对方向平行的方向偏移，并且 其中，高度检测步骤包括对于这两条平行光束中的每一条，获得反射检测光的入射位置在偏移方向上的坐标a2 和在获得坐标a2时的发射区域的位置的坐标al，以及使用获得的两个坐标al和a2、以及检测光相对于显示表面的发射角θ 1，通过求解对 于这两条平行光束中的每一条成立的下述方程(1)来获得与反射位置的高度相对应的值 H <formula>formula see original document page 5</formula> (1)，在该方程中，反射检测光相对于显示表面的入射角θ 2和与高度相对应的值H是未知的。
全文摘要
本发明提供一种反射检测设备、显示设备、电子设备和反射检测方法。该反射检测设备包括光发射表面；检测光输出部分，从作为光发射表面的一部分的发射区域倾斜地发射检测光；多个光接收装置，选择性地接收从发射区域发射到外部对象并在被外部对象反射之后以预定的角度进入光发射表面的检测光作为反射检测光；以及高度检测部分，使用接收了反射检测光的光接收装置的位置信息和发射区域的位置信息，获得检测光被外部对象反射的点的高度，该高度是离光发射表面的距离。
文档编号G06F3/042GK101819490SQ201010121148
公开日2010年9月1日 申请日期2010年2月11日 优先权日2009年2月27日
发明者杨映保 申请人:索尼公司