(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出領域内の対象物体の位置を光学的に検出するための光学式位置検出装置であって、
前記対象物体に照射される位置検出光を放出する位置検出用光源と、
前記位置検出光を内部に採り込んだ後に、前記位置検出光を前記検出領域に放出し、前記検出領域に前記位置検出光の出射光量の強度分布を作る導光板と、
前記対象物体で反射した前記位置検出光を受けるように前記検出領域に向けて配置された受光部を備える光検出器と、
前記検出領域内の前記出射光量の強度分布を基にして前記対象物体の位置を検出する信号処理部と、
を有し、
前記導光板を平面視した外周辺部分には、前記位置検出光を採り込む光入射部と前記光入射部以外の辺部分とを備え、
前記導光板を平面視した平面部分には、前記光入射部から入射した前記位置検出光を前記検出領域に向けて出射する光出射面を備え、
前記辺部分の少なくとも一部が前記導光板内での前記位置検出光の反射を防止する反射防止面になっていることを特徴とする光学式位置検出装置。
【請求項２】
前記辺部分の全面が前記反射防止面になっていることを特徴とする請求項１に記載の光学式位置検出装置。
【請求項３】
前記反射防止面は、前記辺部分に形成された光吸収層により構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光学式位置検出装置。
【請求項４】
前記導光板は、四角形の平面形状を備え、
当該四角形の角に相当する部分に前記光入射部が構成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の光学式位置検出装置。
【請求項５】
前記位置検出用光源を４つ備え、
前記導光板では、前記四角形の４つの角に相当する部分の各々に前記光入射部が構成されていることを特徴とする請求項４に記載の光学式位置検出装置。
【請求項６】
４つの前記位置検出用光源のうち、一部の位置検出用光源と、該一部の位置検出用光源と同数の他の一部の位置検出用光源とが組み合わせを変えて交互に前記位置検出光を放出することを特徴とする請求項５に記載の光学式位置検出装置。
【請求項７】
４つの前記位置検出用光源のうち、隣り合う２つの位置検出用光源が同時に前記位置検出光を放出することを特徴とする請求項５に記載の光学式位置検出装置。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか一項に記載の光学式位置検出装置を備えた位置検出機能付き表示装置であって、
前記導光板に対して平面視で重なる領域に画像を形成する画像生成装置を有していることを特徴とする位置検出機能付き表示装置。
【請求項９】
対象物体の位置を光学的に検出する光学式位置検出装置であって、
外周部分の４個所に光入射部を備えた導光板と、
前記光入射部に向けて位置検出光を出射する４つの位置検出用光源と、
前記導光板の厚さ方向の一方面から出射されて前記対象物体で反射した前記位置検出光を受光する光検出器と、
該光検出器での受光結果に基づいて前記対象物体の位置を検出する信号処理部と、
を有し、
前記４つの位置検出用光源は、一部の位置検出用光源と、該一部の位置検出用光源と同数の他の一部の位置検出用光源とが組み合わせを変えて交互に点灯して前記位置検出光を出射し、
前記導光板の前記外周部分は、前記光入射部を除く少なくとも一部が、前記導光板内での前記位置検出光の反射を防止する反射防止面になっていることを特徴とする光学式位置検出装置。
【請求項１０】
前記導光板の前記外周部分は、前記光入射部を除く全体が前記反射防止面になっていることを特徴とする請求項９に記載の光学式位置検出装置。
【請求項１１】
前記反射防止面は、前記導光板の前記外周部分に形成された光吸収層により構成されていることを特徴とする請求項９または１０に記載の光学式位置検出装置。
【請求項１２】
前記導光板の前記外周部分は、４つの角部分に前記光入射部を備え、
前記光検出器は、前記４つの角部分のうち、隣り合う２つの角部分で挟まれた辺部分の中央と前記厚さ方向で重なる位置に配置されていることを特徴とする請求項９乃至１１の何れか一項に記載の光学式位置検出装置。
【請求項１３】
前記位置検出光は、赤外光からなることを特徴とする請求項９乃至１２の何れか一項に記載の光学式位置検出装置。
【請求項１４】
前記導光板は、前記一方面と画像が投射される方向とが交差していることを特徴とする請求項９乃至１３の何れか一項に記載の光学式位置検出装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の光学式位置検出装置と、前記画像を投射する画像投射装置と、を有していることを特徴とする投射型の位置検出機能付き表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学式位置検出装置、および該光学式位置検出装置を備えた位置検出機能付き表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話、カーナビゲーション、パーソナルコンピューター、券売機、銀行の端末などの電子機器では、近年、液晶装置などの画像生成装置の前面にタッチパネルが配置された位置検出機能付き表示装置が用いられ、かかる位置検出機能付き表示装置では、画像生成装置に表示された画像を参照しながら、情報の入力を行なう。このようなタッチパネルは、検出領域内において対象物体の位置を検出するための位置検出装置として構成されている。
【０００３】
かかる位置検出装置での検出方式としては、抵抗膜方式、超音波方式、静電容量方式、光学式などが知られている。抵抗膜方式は低コストであるが静電容量方式とともに透過率が低く、超音波方式や静電容量方式は高い応答速度を有するが、耐環境性が低い。これに対して、光学式は耐環境性、透過率、応答速度をそれぞれ高くすることができるという特徴がある（特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２９５６４４号公報
【特許文献２】特開２００４−３０３１７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１、２に記載の光学式位置検出装置では、表示画面の近傍に、検出すべき位置座標の分解能に対応する数の光源や光検出器などが必要であるので、コストが高いという問題点がある。
【０００６】
そこで、本願発明者は、図１０（ａ）、（ｂ）に模式的に示すように、導光板１３の端部に対向するように位置検出用光源１２を設け、導光板１３から出射された位置検出光Ｌ２が指などに当たって反射した光を光検出器１５で検出する光学式位置検出装置を検討している。かかる光学式位置検出装置では、導光板１３から出射される位置検出光Ｌ２の強度と位置検出用光源１２からの距離との間に概ね直線的な関係がある場合、少ない数の位置検出用光源１２や光検出器１５で指などの位置を検出することができるという利点がある。
【０００７】
しかしながら、図１０（ａ）、（ｂ）に示す光学式位置検出装置によって指などの位置を実際に検出すると、大きな誤差が発生するという問題点がある。本願発明者は、かかる問題点を検討した結果、その原因が検出領域における位置検出光Ｌ２の強度分布の乱れに起因するという新たな知見を得た。すなわち、導光板１３において、位置検出用光源１２から離れた領域１３ｗには、位置検出用光源１２から位置検出光Ｌ２が直接、到達するとともに、導光板１３の外周辺部分で反射して到達するため、領域１３ｗは、位置検出用光源１２から離れているにもかかわらず、位置検出光Ｌ２の出射強度が他の領域に比して高くなってしまうのである。なお、図１０に示す構成は、本願発明の問題点を示す説明図であり、従来技術ではない。
【０００８】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、導光板により形成した位置検出光の強度分布を利用して位置検出を行なう方式を採用した場合でも、位置検出を正確に行なうことのできる光学式位置検出装置、およびかかる光学式位置検出装置を備えた位置検出機能付き表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は、検出領域内の対象物体の位置を光学的に検出するための光学式位置検出装置であって、前記対象物体に照射される位置検出光を放出する位置検出用光源と、前記位置検出光を内部に採り込んだ後に、前記位置検出光を前記検出領域に放出し、前記検出領域に前記位置検出光の出射光量の強度分布を作る導光板と、
前記対象物体で反射した前記位置検出光を受けるように前記検出領域に向けて配置された受光部を備える光検出器と、前記検出領域内の前記出射光量の強度分布を基にして、前記対象物体の位置を検出する信号処理部と、を有し、前記導光板を平面視した外周辺部分には、前記位置検出光を採り込む光入射部と前記光入射部以外の辺部分とを備え、前記導光板を平面視した平面部分には、前記光入射部から入射した前記位置検出光を前記検出領域に向けて出射する光出射面を備え、前記辺部分の少なくとも一部が前記導光板内での前記位置検出光の反射を防止する反射防止面になっていることを特徴とする。
【００１０】
本発明では、位置検出光が導光板の光出射面から出射され、これが導光板の出射側に配置された対象物体によって反射されると、この反射光が光検出器によって検出される。ここで、検出領域における位置検出光の強度と位置検出用光源からの距離とが所定の相関性を有しておれば、光検出器を介して得られた受光強度から対象物体の位置を検出することができる。それ故、検出領域に沿って多数の光学素子を配置する必要がないので、低コストかつ低消費電力の位置検出装置を構成することができる。ここに本発明では、導光板の外周辺部分において光入射部を除く辺部分の少なくとも一部が反射防止面になっている。このため、位置検出用光源から離れた領域には、位置検出用光源からの光が直接到達するだけで、導光板の外周辺部分で反射した光は到達しにくい。従って、位置検出用光源から離れた領域から出射される位置検出光の出射強度が他の領域に比して高くなってしまうことを回避することができる。それ故、本発明によれば、導光板により形成した位置検出光の強度分布を利用して位置検出を行なう方式を採用した場合でも、導光板からは、位置検出光が好適な強度分布をもって出射されるので、位置検出を正確に行なうことができる。
【００１１】
本発明において、前記辺部分の全面が前記反射防止面になっていることが好ましい。このように構成すると、外周辺部分全体で位置検出光の反射を防止することができる。従って、導光板からは位置検出光がより好適な強度分布をもって出射されるので、位置検出をより正確に行なうことができる。
【００１２】
本発明において、前記反射防止面は、前記辺部分に形成された光吸収層により構成されていることが好ましい。このように構成すると、導光板自身に手間のかかる加工を行う必要がないので、反射防止面を容易に構成することができる。
【００１３】
本発明は、前記導光板が四角形の平面形状を備え、当該四角形の角に相当する部分に前記光入射部が構成されている場合に適用すると効果が顕著である。導光板が四角形であって、四角形の角に相当する部分に光入射部が構成されている場合には、位置検出光が導光板の外周辺部分に向かうことを避けることができないが、本発明によれば、かかる構成の導光板を用いた場合でも、導光板からは位置検出光が好適な強度分布をもって出射されるので、位置検出をより正確に行なうことができる。本発明における「四角形」とは、四角形の角部分が切り欠かれている形状も含む意味である。
【００１４】
本発明は、前記位置検出用光源を４つ備え、前記導光板では、前記四角形の４つの角に相当する部分の各々に前記光入射部が構成されている場合に適用すると効果が顕著である。かかる構成を採用すると、位置検出光が導光板の外周辺部分に向かうことを避けることができないが、本発明によれば、かかる構成の導光板を用いた場合でも、導光板からは位置検出光が好適な強度分布をもって出射されるので、位置検出を正確に行なうことができる。
【００１５】
本発明は、４つの前記位置検出用光源のうち、隣り合う２つの位置検出用光源が同時に前記位置検出光を放出する場合に適用すると効果が顕著である。かかる構成を採用すると、位置検出光が導光板の外周辺部分に向かうことを避けることができないが、本発明によれば、かかる構成の導光板を用いた場合でも、導光板からは位置検出光が好適な強度分布をもって出射されるので、位置検出を正確に行なうことができる。
【００１６】
本発明を適用した光学式位置検出装置は位置検出機能付き表示装置を構成するのに用いることができる。この場合、位置検出機能付き表示装置は、前記導光板に対して平面視で重なる領域に画像を形成する画像生成装置を有している。前記画像生成装置としては、投射型表示装置や、液晶装置や有機エレクトロルミネッセンス装置などといった直視型表示装置を用いることができる。
【００１７】
本発明に係る位置検出機能付き表示装置は、各種表示装置の他、携帯電話、カーナビゲーション、パーソナルコンピューター、券売機、銀行の端末などの電子機器に用いられる。
【００１８】
また、本発明は、対象物体の位置を光学的に検出する光学式位置検出装置であって、外周部分の４個所に光入射部を備えた導光板と、前記光入射部に向けて位置検出光を出射する４つの位置検出用光源と、前記導光板の厚さ方向の一方面から出射されて前記対象物体で反射した前記位置検出光を受光する光検出器と、該光検出器での受光結果に基づいて前記対象物体の位置を検出する信号処理部と、を有し、前記４つの位置検出用光源は、一部の位置検出用光源と、該一部の位置検出用光源と同数の他の一部の位置検出用光源とが組み合わせを変えて交互に点灯して前記位置検出光を出射し、前記導光板の前記外周部分は、前記光入射部を除く少なくとも一部が、前記導光板内での前記位置検出光の反射を防止する反射防止面になっていることを特徴とする。
【００１９】
本発明では、位置検出光が導光板の厚さ方向の一方面（光出射面）から出射され、これが導光板の出射側に配置された対象物体によって反射されると、この反射光が光検出器によって検出される。ここで、検出領域における位置検出光の強度と位置検出用光源からの距離とが所定の相関性を有しておれば、光検出器を介して得られた受光強度から対象物体の位置を検出することができる。それ故、検出領域に沿って多数の光学素子を配置する必要がないので、低コストかつ低消費電力の位置検出装置を構成することができる。ここに本発明では、導光板の外周部分において位置検出用光源が配置されていない部分の少なくとも一部は反射防止面になっている。このため、位置検出用光源から離れた領域には、位置検出用光源からの光が直接到達するだけで、導光板の外周部分で反射した光は到達しにくい。従って、位置検出用光源から離れた領域から出射される位置検出光の出射強度が他の領域に比して高くなってしまうことを回避することができる。それ故、本発明によれば、導光板により形成した位置検出光の強度分布を利用して位置検出を行なう方式を採用した場合でも、導光板からは、位置検出光が好適な強度分布をもって出射されるので、位置検出を正確に行なうことができる。
【００２０】
本発明において、前記導光板の前記外周部分は、前記位置検出用光源が配置されていない部分の全体が前記反射防止面になっていることが好ましい。このように構成すると、導光板の外周部分のうち、位置検出用光源が配置されていない部分の全体で位置検出光の反射を防止することができる。従って、導光板からは位置検出光がより好適な強度分布をもって出射されるので、位置検出をより正確に行なうことができる。
【００２１】
本発明において、前記反射防止面は、前記導光板の前記外周部分に形成された光吸収層により構成されている構成を採用することができる。
【００２２】
本発明において、前記導光板の前記外周部分は、４つの角部分に前記光入射部を備え、前記光検出器は、前記４つの角部分のうちの隣り合う２つの角部分で挟まれた辺部分の中央と前記厚さ方向で重なる位置に配置されている構成を採用することができる。
【００２３】
本発明において、前記位置検出光は、赤外光からなることが好ましい。かかる構成によれば、位置検出光が視認されないという利点がある。
【００２４】
本発明に係る光学式位置検出装置は、位置検出機能付き投射型表示装置に用いることができる。この場合、前記導光板は、前記一方面と画像が投射される方向とが交差している構成を採用する。また、位置検出機能付き投射型表示装置は、本発明に係る光学式位置検出装置と、前記画像を投射する画像投射装置と、を有している。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明を適用した光学式位置検出装置および光学式位置検出装置を備えた位置検出機能付き表示装置の構成を模式的に示す説明図である。
【図２】本発明を適用した光学式位置検出装置の詳細構成を示す説明図である。
【図３】本発明を適用した光学式位置検出装置および位置検出機能付き表示装置での信号処理内容を示す説明図である。
【図４】本発明を適用した光学式位置検出装置および位置検出機能付き表示装置に用いた導光板の平面図である。
【図５】本発明の変形例１に係る光学式位置検出装置および光学式位置検出装置の分解斜視図である。
【図６】本発明の変形例１に係る光学式位置検出装置および光学式位置検出装置の断面構成を示す説明図である。
【図７】本発明の変形例２に係る光学式位置検出装置および光学式位置検出装置の分解斜視図である。
【図８】本発明の変形例２に係る光学式位置検出装置および光学式位置検出装置の断面構成を示す説明図である。
【図９】本発明に係る位置検出機能付き表示装置を用いた電子機器の説明図である。
【図１０】光学式位置検出装置の基本構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
次に、添付図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００２７】
［光学式位置検出装置および位置検出機能付き表示装置の構成］
（位置検出機能付き表示装置の全体構成）
図１は、本発明を適用した光学式位置検出装置および光学式位置検出装置を備えた位置検出機能付き表示装置の構成を模式的に示す説明図であり、図１（ａ）、（ｂ）は、画像投射面に対して前方（入力操作側）から画像を投射する投射型表示装置を用いた場合の構成例を示す説明図、および画像投射面に対して後方（入力操作側とは反対側）から画像を投射する投射型表示装置を用いた場合の構成例を示す説明図である。
【００２８】
図１（ａ）、（ｂ）に示す位置検出機能付き表示装置１００は、光学式位置検出装置１０と画像生成装置２００とを備えており、光学式位置検出装置１０は、画像生成装置２００によって表示された画像に基づいて、指などの対象物体Ｏｂを検出領域１０Ｒに接近させた際、対象物体Ｏｂの平面的な位置を検出する。
【００２９】
詳しくは後述するように、光学式位置検出装置１０は、位置検出光を放出する位置検出用光源１２と、導光板１３と、検出領域１０Ｒに受光部１５ａを向けた光検出器１５とを備えている。
【００３０】
本形態において、画像生成装置２００は投射型であり、導光板１３の前面側（入力操作側）に重ねて配置されたスクリーン状の被投射面２０１を有している。また、導光板１３の前面（厚さ方向の一方面、および被投射面２０１は、画像生成装置２００からの画像の投射方向と交差している。このため、画像生成装置２００は、導光板１３に対して平面視で重なる領域に画像を形成する。本形態における画像形成領域２０Ｒは、光学式位置検出装置１０の検出領域１０Ｒと略重なる領域である。ここで、被投射面２０１は、白色等、赤外光を通過可能な材質からなる。
【００３１】
図１（ａ）、（ｂ）に示す位置検出機能付き表示装置１００のうち、図１（ａ）に示す位置検出機能付き表示装置１００の画像生成装置２００は、前方（入力操作側）から画像を投射する投射型表示装置２０３を備えている。図１（ｂ）に示す位置検出機能付き表示装置１００の画像生成装置２００は、導光板１３および被投射面２０１の後方（入力操作側とは反対側）に配置されたミラー２０６と、ミラー２０６に向けて画像を投射する投射型表示装置２０７とを備えている。
【００３２】
（光学式位置検出装置１０の詳細構成）
図２は、本発明を適用した光学式位置検出装置の詳細構成を示す説明図であり、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、光学式位置検出装置の断面構成を模式的に示す説明図、光学式位置検出装置に用いた導光板などの構成を示す説明図、および導光板内での位置検出用赤外光の減衰状態を示す説明図である。
【００３３】
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、本形態の光学式位置検出装置１０において、導光板１３は四角形あるいは略四角形の平面形状を有している。このため、光学式位置検出装置１０は、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを放出する４つの位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄ（図１に示す位置検出用光源１２）と、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄが入射する４つの光入射部１３ａ〜１３ｄを周囲の外周辺部分１３ｍに備えた導光板１３と、検出領域１０Ｒに受光部１５ａを向けた光検出器１５とを備えている。導光板１３は、内部を伝播した位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを出射する光出射面１３ｓを一方の表面（図示上面）に備えており、かかる光出射面１３ｓと外周辺部分１３ｍとは直交している。すなわち、導光板１３を平面視したとき、導光板１３は、厚さ方向の一方面が光出射面１３ｓになっており、厚さ方向の外周部分は、光出射面１３ｓと直交する外周辺部分１３ｍになっている。
【００３４】
本形態において、４つの位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄおよび４つの光入射部１３ａ〜１３ｄはいずれも、導光板１３の角１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ、１３ｈに相当する位置に設けられている。従って、導光板１３を平面視した外周辺部分１３ｍは、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを採り込む光入射部１３ａ〜１３ｄと、光入射部以外１３ａ〜１３ｄの辺部分１３ｉ、１３ｊ、１３ｋ、１３ｌとを備えている。光入射部１３ａ〜１３ｄは、例えば、導光板１３の角部分を除去してなる端面により構成されている。位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄは光入射部１３ａ〜１３ｄと対向するように配置され、好ましくは光入射部１３ａ〜１３ｄと密接するように配置されている。本形態では、光検出器１５に加えて、補償用光検出器１５ｘも用いられている。かかる補償用光検出器１５ｘは、光検出器１５を介して得られる検出結果に対する温度などの影響を補償するためのものであり、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを検出するものではない。
【００３５】
導光板１３は、ポリカーボネートやアクリル樹脂などの透明な樹脂板で構成されている。導光板１３において、光出射面１３ｓ、または光出射面１３ｓの反対側の背面１３ｔには、表面凹凸構造、プリズム構造、散乱層（図示せず）などが設けられており、このような光散乱構造によって、光入射部１３ａ〜１３ｄから入射して内部を伝播する光は、その伝播方向に進むに従って徐々に偏向されて光出射面１３ｓより出射される。なお、導光板１３の光出射側には、必要に応じて、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの均―化を図るために、プリズムシートや光散乱板などの光学シートが配置される場合もある。
【００３６】
位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄは、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）などの発光素子で構成され、駆動回路（図示せず）から出力される駆動信号に応じて、赤外光からなる位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを放出する。位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの種類は、特に限定されないが、可視光とは波長分布が異なるか、点滅などの変調が加えられることで発光態様が異なることが好ましい。また、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄは、指やタッチペンなどの対象物体Ｏｂにより効率的に反射される波長域を有することが好ましい。従って、対象物体Ｏｂが指などの人体であれば、人体の表面で反射率の高い赤外線（特に可視光領域に近い近赤外線、例えば波長で８５０ｎｍ付近）、あるいは９５０ｎｍであることが望ましい。また、位置検出光Ｌ２が赤外光であれば、位置検出光Ｌ２が視認されないという利点がある。
【００３７】
位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄは本質的に複数設けられ、相互に異なる位置から位置検出光を放出するように構成される。４つの位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄのうち、対角位置の位置検出用光源は対になって第１光源を構成し、他の２つの位置検出用光源は対になって第２光源を構成している。また、４つの位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄのうち、隣り合う２つの位置検出用光源は対になって第１光源対を構成し、他の２つの位置検出用光源は対になって第２光源対を構成することもある。
【００３８】
このように構成した位置検出機能付き表示装置１００において、位置検出光Ｌ２ａと位置検出光Ｌ２ｂは、導光板１３の内部では、矢印Ａで示す方向において互いに逆向きに伝播しながら、光出射面１３ｓから出射される。また、位置検出光Ｌ２ｃと位置検出光Ｌ２ｄは、矢印Ａで示す方向に対して交差する方向（矢印Ｂで示す方向）において互いに逆向きに伝播しながら光出射面１３ｓから出射される。
【００３９】
検出領域１０Ｒは、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄが視認側（操作側）に出射される平面範囲であり、対象物体Ｏｂによる反射光が生じうる平面範囲である。本形態において、検出領域１０Ｒの平面形状は、矩形状であり、四つの辺部分のうちの１つの長辺部分の長さ方向の略中央部分に光検出器１５が配置されている。すなわち、光検出器１５は、導光板１５において隣り合う角部分（光入射部１３ｂ、１３ｄ）で挟まれた辺部分１３ｌに対して、導光板１３の厚さ方向で重なる位置に配置されている。検出領域１０Ｒにおいて、隣接する各辺の角部分の内角は９０度となっており、かかる内角は、導光板１３の角部分１３ｅ〜１３ｈの内角と同一の角度とされている。
【００４０】
（基本原理）
上記光検出器１５での検出に基づいて対象物体Ｏｂの位置情報の取得方法について説明する。この位置情報の取得方法は種々のものが考えられるが、例えば、その一例として、二つの位置検出光の検出光量の比率に基づいてそれらの減衰係数の比率を求め、この減衰係数の比率から両位置検出光の伝播距離を求めることにより、対応する二つの光源を結ぶ方向の位置座標を求める方法が挙げられる。
【００４１】
まず、本形態の位置検出機能付き表示装置１００においては、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄから放出された位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄは各々、光入射部１３ａ〜１３ｄから導光板１３の内部に入射し、導光板１３の内部を伝播しながら徐々に光出射面１３ｓから出射される。その結果、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄは、光出射面１３ｓから面状に放出される。
【００４２】
例えば、位置検出光Ｌ２ａは光入射部１３ａから光入射部１３ｂに向けて導光板１３の内部を伝播しながら徐々に光出射面１３ｓから放出されていく。同様に、位置検出光Ｌ２ｃ、Ｌ２ｄも導光板１３の内部を伝播しながら徐々に光出射面１３ｓから放出されていく。従って、検出領域１０Ｒに指などの対象物体Ｏｂが配置されると、対象物体Ｏｂにより上記位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄが反射され、その反射光の一部が上記光検出器１５により検出される。
【００４３】
ここで、検出領域１０Ｒに出射される位置検出光Ｌ２ａの光量は、図２（ｃ）に実線で示すように、位置検出用光源１２Ａからの距離に伴って直線的に減衰し、検出領域１０Ｒに出射される位置検出光Ｌ２ｂの光量は、図２（ｃ）に点線で示すように、位置検出用光源１２Ｂからの距離に伴って直線的に減衰すると考えられる。
【００４４】
また、位置検出用光源１２Ａの制御量（例えば電流量）、変換係数、および放出光量をＩａ、ｋ、およびＥａとし、位置検出用光源１２Ｂの制御量（電流量）、変換係数、および放出光量をＩｂ、ｋ、およびＥｂとすれば、
Ｅａ＝ｋ・Ｉａ
Ｅｂ＝ｋ・Ｉｂ
となる。また、位置検出光Ｌ２ａの減衰係数、および検出光量をｆａ、およびＧａとし、位置検出光Ｌ２ｂの減衰係数、および検出光量をｆｂ、およびＧｂとすれば、
Ｇａ＝ｆａ・Ｅａ＝ｆａ・ｋ・Ｉａ
Ｇｂ＝ｆｂ・Ｅｂ＝ｆｂ・ｋ・Ｉｂ
となる。
【００４５】
従って、光検出器１５において両位置検出光の検出光量の比であるＧａ／Ｇｂが検出できるとすれば、
Ｇａ／Ｇｂ＝（ｆａ・Ｅａ）／（ｆｂ・Ｅｂ）＝（ｆａ／ｆｂ）・（Ｉａ／Ｉｂ）
となるから、放出光量の比Ｅａ／Ｅｂ、および制御量の比Ｉａ／Ｉｂに相当する値が分かれば、減衰係数の比ｆａ／ｆｂが分る。この減衰係数の比と両位置検出光の伝播距離の比との間に直線関係があれば、この直線関係を予め設定しておくことで、対象物体Ｏｂの位置情報を得ることができる。
【００４６】
上記減衰係数の比ｆａ／ｆｂを求める方法としては、例えば、位置検出用光源１２Ａと位置検出用光源１２Ｂを逆相で点滅（例えば、矩形波状若しくは正弦波状の駆動信号を伝播距離の差に起因する位相差が無視できる周波数で相互に１８０度の位相差を持つように動作）させた上で、検出光量の波形を解析する。より現実的には、例えば、一方の制御量Ｉａを固定し（Ｉａ＝Ｉｍ）、検出波形が観測できなくなるように、すなわち、検出光量の比Ｇａ／Ｇｂが１となるように他方の制御量ｌｂを制御し、このときの制御量Ｉｂ＝Ｉｍ・（ｆａ／ｆｂ）から上記減衰係数の比ｆａ／ｆｂを導出する。
【００４７】
また、両制御量の和が常に一定、すなわち、下式
Ｉｍ＝Ｉａ＋Ｉｂ
を満たすように制御してもよい。この場合には、下式
Ｉｂ＝Ｉｍ・ｆｂ／（ｆａ＋ｆｂ）
となるので、
ｆｂ／（ｆａ＋ｆｂ）＝α
とすると、下式
ｆａ／ｆｂ＝（１−α）／α
により、減衰係数の比が求まる。
【００４８】
従って、対象物体Ｏｂの矢印Ａ方向の位置情報は、位置検出用光源１２Ａと位置検出用光源１２Ｂを相互に逆相で駆動することで取得することができる。また、対象物体Ｏｂの矢印Ｂ方向の位置情報は、位置検出用光源１２Ｃと位置検出用光源１２Ｄを相互に逆相で駆動することで取得することができる。従って、制御系において上記Ａ方向とＢ方向の検出動作を順次行って対象物体ＯｂのＸＹ平面上の位置座標を取得できる。すなわち、本形態の光学式位置検出装置１０では、４つの位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄにおいて、一部の位置検出用光源と他の一部の位置検出用光源とが同数ずつ組み合わせを変えて交互に点灯して位置検出光を出射させ、対象物体ＯｂのＸＹ平面上の位置座標を取得する。
【００４９】
上記のように、光検出器１５により検出される位置検出光の光量比に基づいて対象物体Ｏｂの検出領域１０Ｒ内の平面位置情報を取得するにあたって、例えば、信号処理部としてマイクロプロセッサーユニット（ＭＰＵ）を用い、これにより所定のソフトウェア（動作プログラム）を実行することに従って処理を行う構成を採用することができる。また、図３を参照して後述するように、論理回路などのハードウェアを用いた信号処理部で処理を行う構成を採用することもできる。かかる信号処理部は、位置検出機能付き表示装置１００の一部として組み込まれていても良く、位置検出機能付き表示装置１００が搭載される電子機器の内部において構成されていてもよい。
【００５０】
（信号処理部の構成例）
図３は、本発明を適用した光学式位置検出装置１０および位置検出機能付き表示装置１００での信号処理内容を示す説明図であり、図３（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した光学式位置検出装置１０および位置検出機能付き表示装置１００の信号処理部の説明図、および信号処理部の発光強度補償指令部での処理内容を示す説明図である。
【００５１】
図３（ａ）に示すように、本形態の光学式位置検出装置１０および位置検出機能付き表示装置１００において、位置検出用光源駆動回路１１０は、位置検出用光源１２Ａに対して可変抵抗１１１を介して駆動パルスを印加し、位置検出用光源１２Ｂに対して反転回路１１３および可変抵抗１１２を介して駆動パルスを印加する。このため、位置検出用光源駆動回路１１０は、位置検出用光源１２Ａと位置検出用光源１２Ｂとに対して逆相の駆動パルスを印加し、位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂを変調させて出射させる。そして、位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂが対象物体Ｏｂで反射した光を共通の光検出器１５で受光する。光強度信号生成回路１４０において、光検出器１５には、１ｋΩ程度の抵抗１５ｒが直列に電気的接続されており、それらの両端にはバイアス電圧Ｖｂが印加されている。
【００５２】
かかる光強度信号生成回路１４０において、光検出器１５と抵抗１５ｒとの接続点Ｐ１には、信号処理部１５０が電気的に接続されている。光検出器１５と抵抗１５ｒとの接続点Ｐ１から出力される検出信号Ｖｃは、下式
Ｖｃ＝Ｖ15／（Ｖ15＋抵抗１５ｒの抵抗値）
Ｖ15：光検出器１５の等価抵抗
で表される。従って、環境光が光検出器１５に入射しない場合と、環境光が光検出器１５に入射している場合とを比較すると、環境光が光検出器１５に入射している場合には、検出信号Ｖｃのレベルおよび振幅が大きくなる。
【００５３】
信号処理部１５０は概ね、位置検出用信号抽出回路１９０、位置検出用信号分離回路１７０、および発光強度補償指令回路１８０を備えている。
【００５４】
位置検出用信号抽出回路１９０は、１ｎＦ程度のキャパシタからなるフィルター１９２を備えており、かかるフィルター１９２は、光検出器１５と抵抗１５ｒとの接続点Ｐ１から出力された信号から直流成分を除去するハイパスフィルターとして機能する。このため、フィルター１９２によって、光検出器１５と抵抗１５ｒとの接続点Ｐ１から出力された検出信号Ｖｃからは、光検出器１５による位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂの位置検出信号Ｖｄが抽出される。すなわち、位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂは変調されているのに対して、環境光はある期間内において強度が一定であると見なすことができるので、環境光に起因する低周波成分あるいは直流成分はフィルター１９２によって除去される。
【００５５】
また、位置検出用信号抽出回路１９０は、フィルター１９２の後段に、２２０ｋΩ程度の帰還抵抗１９４を備えた加算回路１９３を有しており、フィルター１９２によって抽出された位置検出信号Ｖｄは、バイアス電圧Ｖｂの１／２倍の電圧Ｖ／２に重畳された位置検出信号Ｖｓとして位置検出用信号分離回路１７０に出力される。
【００５６】
位置検出用信号分離回路１７０は、位置検出用光源１２Ａに印加される駆動パルスに同期してスイッチング動作を行なうスイッチ１７１と、比較器１７２と、比較器１７２の入力線に各々、電気的接続されたキャパシタ１７３とを備えている。このため、位置検出信号Ｖｓが位置検出用信号分離回路１７０に入力されると、位置検出用信号分離回路１７０から発光強度補償指令回路１８０には、位置検出光Ｌ２ａが点灯している期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅａと、位置検出光Ｌ２ｂが点灯している期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅｂとが交互に出力される。
【００５７】
発光強度補償指令回路１８０は、実効値Ｖｅａ、Ｖｅｂを比較して、図３（ｂ）に示す処理を行ない、位置検出光Ｌ２ａが点灯している期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅａと、位置検出光Ｌ２ｂが点灯している期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅｂとが同一レベルとなるように位置検出用光源駆動回路１１０に制御信号Ｖｆを出力する。すなわち、発光強度補償指令回路１８０は、位置検出光Ｌ２ａが点灯している期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅａと、位置検出光Ｌ２ｂが点灯している期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅｂとを比較して、それらが等しい場合、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂに対する現状の駆動条件を維持させる。これに対して、位置検出光Ｌ２ａが点灯している期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅａが、位置検出光Ｌ２ｂが点灯している期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅｂより低い場合、発光強度補償指令回路１８０は、可変抵抗１１１の抵抗値を下げさせて位置検出用光源１２Ａの出射光量を高める。また、位置検出光Ｌ２ｂが点灯している期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅｂが、位置検出光Ｌ２ａが点灯している期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅａより低い場合、発光強度補償指令回路１８０は、可変抵抗１１２の抵抗値を下げさせて位置検出用光源１２Ｂの出射光量を高める。
【００５８】
このようにして、光学式位置検出装置１０および位置検出機能付き表示装置１００では信号処理部１５０の発光強度補償指令回路１８０によって、光検出器１５による位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂに対する検出量が同一となるように、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂの制御量（電流量）を制御する。従って、発光強度補償指令回路１８０には、位置検出光Ｌ２ａが点灯している期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅａと、位置検出光Ｌ２ｂが点灯している期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅｂとが同一レベルとなるような位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂでの制御量に関する情報が存在するので、かかる情報を位置検出信号Ｖｇとして位置判定部１２０に出力すれば、位置判定部１２０は、検出領域１０Ｒにおける対象物体Ｏｂの矢印Ａ方向における位置座標を得ることができる。また、同様な原理を利用すれば、検出領域１０Ｒにおける対象物体Ｏｂの矢印Ｂ方向における位置座標を得ることができる。それ故、対象物体ＯｂのＸＹ平面上の位置座標を取得できる。
【００５９】
また、本形態では、位置検出用信号抽出回路１９０において、フィルター１９２は、光検出器１５と抵抗１５ｒとの接続点Ｐ１から出力された検出信号Ｖｃから、環境光に起因する直流成分を除去して位置検出信号Ｖｄを抽出する。このため、光検出器１５と抵抗１５ｒとの接続点Ｐ１から出力された検出信号Ｖｃに環境光の赤外成分に起因する信号成分が含まれている場合でも、かかる環境光の影響をキャンセルすることができる。
【００６０】
（別の位置検出方法）
本形態の光学式位置検出装置１０では、４つの位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄにおいて、一部の位置検出用光源と他の一部の位置検出用光源とが同数ずつ組み合わせを変えて交互に点灯して位置検出光を出射する構成としては、上記の構成の他、以下の構成を採用してもよい。すなわち、本形態の光学式位置検出装置１０において、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄを同相で駆動し、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｃを同相で駆動し、かつ、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄと位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｃとを逆相で駆動して、第１方向（Ｘ方向）に位置検出用の位置検出光を生成してもよい。この場合、異なるタイミングで、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃを同相で駆動し、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄを同相で駆動し、かつ、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃと位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄとを逆相で駆動して、第２方向（Ｙ方向）位置検出用の位置検出光を生成してもよい。かかる方法でも、対象物体ＯｂのＸＹ平面上の位置座標を取得できる。このような位置検出用光源を複数同時に点灯する構成によれば、例えば、位置検出光の明暗傾斜分布が、１つの位置検出用光源を点灯する構成よりも広い範囲で好適に得られるため、より正確な位置検出が可能である。また、導光板１３（検出領域１０Ｒ）の長辺方向の位置検出を行なう際、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄが点灯している期間と、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｃが点灯している期間とにおける光検出器１５の検出結果の差に基づいて、長辺方向の位置検出を行なってもよい。また、導光板１３（検出領域１０Ｒ）の短辺方向の位置検出を行なう際、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃが点灯している期間と、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄが点灯している期間とにおける光検出器１５の検出結果の差に基づいて、短辺方向の位置検出を行なってもよい。かかる方法によっても、かかる環境光の影響をキャンセルすることができる。また、図２（ｃ）に示す強度分布が単純増加あるいは単純減少であれば、直線関係にない場合でも位置検出を行なうことができる。
【００６１】
また、４つの位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄを全て点灯させ、Ｚ軸方向における対象物体Ｏｂの位置を検出してもよい。
【００６２】
（導光板の詳細構成）
図４は、本発明を適用した光学式位置検出装置１０および位置検出機能付き表示装置１００に用いた導光板１３の平面図である。
【００６３】
本形態の光学式位置検出装置１０は、導光板１３から出射される位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの強度と位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄからの距離との間に所定の関係があることを前提にしている。しかしながら、図１０（ｂ）を参照して説明した強度分布のばらつきが発生すると、検出精度が低下してしまう。
【００６４】
そこで、本形態では、図２（ｂ）および図４に示すように、導光板１３は、光入射部１３ａ〜１３ｄを除く外周辺部分１３ｍの少なくとも一部が反射防止面１３ｖになっている。本形態では、導光板１３の外周辺部分１３ｍのうち、光入射部１３ａ〜１３ｄを除く辺部分１３ｉ、１３ｊ、１３ｋ、１３ｌ全面が反射防止面１３ｖになっており、導光板１３の外周辺部分１３ｍは、光入射部１３ａ〜１３ｄを除く全体が反射防止面１３ｖになっている。
【００６５】
かかる反射防止面１３ｖを構成するにあたって、本形態では、端面１３ｍの辺部分１３ｉ、１３ｊ、１３ｋ、１３ｌには、クロムなどの黒色金属層や黒色塗膜などといった光吸収層１４が積層されている。
【００６６】
このため、図４に示すように、光入射部１３ａ〜１３ｄから入射した位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄのうち、導光板１３内において辺部分１３ｉ、１３ｊ、１３ｋ、１３ｌ（反射防止面１３ｖ）に向かった光は、光吸収層１４によって吸収され、反射しない。
【００６７】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の光学式位置検出装置１０および位置検出機能付き表示装置１００では、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄが導光板１３の光出射面１３ｓから出射され、これが導光板１３の出射側に配置された対象物体Ｏｂによって反射されると、この反射光が光検出器１５によって検出される。ここで、検出領域１０Ｒにおける位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの強度と位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄからの距離とが所定の相関性を有しておれば、光検出器１５を介して得られた受光強度から対象物体Ｏｂの位置を検出することができる。それ故、検出領域１０Ｒに沿って多数の光学素子を配置する必要がないので、低コストかつ低消費電力の光学式位置検出装置１０を構成することができる。
【００６８】
ここに本形態では、導光板１３において光入射部１３ａ〜１３ｄを除く外周辺部分１３ｍが反射防止面１３ｖになっている。このため、図４から分るように、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄから離れた領域には、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄからの光が直接到達するだけで、導光板１３内において外周辺部分１３ｍで反射した光は到達しにくい。従って、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄから離れた領域から出射される位置検出光の出射強度が他の領域に比して高くなってしまうことを回避することができる。それ故、本形態によれば、導光板１３により形成した位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの強度分布を利用して位置検出を行なう方式を採用した場合でも、導光板１３からは、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄが好適な強度分布をもって出射される。よって、本形態によれば、位置検出を正確に行なうことができる。
【００６９】
特に本形態において、外周辺部分１３ｍは、光入射部１３ａ〜１３ｄを除く全面が反射防止面１３ｖになっているので、外周辺部分１３ｍ全体で位置検出光の反射を防止することができる。従って、導光板１３からは位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄがより好適な強度分布をもって出射されるので、位置検出を正確に行なうことができる。
【００７０】
また、本形態によれば、導光板１３が四角形あるいは略四角形の平面形状を備え、四角形の４つの角に相当する部分に光入射部１３ａ〜１３ｄが構成されている場合でも、位置検出を正確に行なうことができる。かかる構成を採用した場合には、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄが導光板１３の外周辺部分１３ｍに向かうことを避けることができないが、本形態によれば、かかる構成の導光板１３を用いた場合でも、外周辺部分１３ｍでは反射が起こらない。それ故、導光板１３からは位置検出光が好適な強度分布をもって出射されるので、位置検出をより正確に行なうことができる。
【００７１】
また、４つの位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄのうち、隣り合う２つの位置検出用光源が同時に位置検出光を放出する場合でも、位置検出を正確に行なうことができる。すなわち、図４に示すように、例えば、２つの位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄが同時に位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｄを放出すると、導光板１３の外周辺部分１３ｍで反射した光が集中し、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの強度分布が著しく乱れるが、本形態によれば、かかる駆動方法を採用した場合でも、導光板１３からは位置検出光が好適な強度分布をもって出射されるので、位置検出をより正確に行なうことができる。
【００７２】
また、本形態では、反射防止面１３ｖは、外周辺部分１３ｍに形成された光吸収層１４により構成されている。このため、導光板１３自身に手間のかかる加工を行う必要がないので、反射防止面１３ｖを容易に構成することができる。
【００７３】
（他の実施の形態）
本発明の光学式位置検出装置１０および位置検出機能付き表示装置１００は、上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、上記実施の形態では、外周辺部分１３ｍに形成された光吸収層１４により反射防止面１３ｖを構成したが、外周辺部分１３ｍに微細な凹凸を形成することにより、光散乱性によって反射を防止する反射防止面１３ｖを構成してもよい。また、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの波長が一定であることから、外周辺部分１３ｍに誘電体多層膜を形成することにより反射防止面１３ｖを構成してもよい。なお、光吸収層１４（反射防止面１３ｖ）については、光入射部１３ａ〜１３ｄを除く外周辺部分１３ｍの一部のみに形成してもよい。また、上記実施形態では、一つの光検出器１５のみを設けているが、別の光検出器が適宜の位置に配置されていても構わない。
【００７４】
［位置検出機能付き表示装置１００の変形例］
上記実施の形態では、画像生成装置２００として投射型表示装置２０３、２０７を備えている構成であったが、図５〜図８に示すように、直視型の表示装置を画像生成装置２００として採用すれば、図１０を参照して後述する電子機器に用いることができる。
【００７５】
（位置検出機能付き表示装置１００の変形例１）
図５および図６は、本発明の変形例１に係る光学式位置検出装置１０および位置検出機能付き表示装置１００の分解斜視図、および断面構成を示す説明図である。なお、本形態の位置検出機能付き表示装置１００において、光学式位置検出装置１０の構成は、上記実施の形態と同様であるため、共通する部分については同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
【００７６】
図５および図６に示す位置検出機能付き表示装置１００は、光学式位置検出装置１０と画像生成装置２００とを備えており、光学式位置検出装置１０は、位置検出光を放出する位置検出用光源１２と、導光板１３と、検出領域１０Ｒに受光部１５ａを向けた光検出器１５とを備えている。画像生成装置２００は、有機エレクトロルミネッセンス装置やプラズマ表示装置などといった直視型表示装置２０８であり、光学式位置検出装置１０に対して入力操作側とは反対に設けられている。直視型表示装置２０８は、導光板１３に対して平面視で重なる領域に画像表示領域２０Ｒを備えており、かかる画像表示領域２０Ｒは検出領域１０Ｒと平面視で重なっている。
【００７７】
（位置検出機能付き表示装置１００の変形例２）
図７および図８は、本発明の変形例２に係る光学式位置検出装置１０および位置検出機能付き表示装置１００の説明図であり、図７および図８は各々、光学式位置検出装置１０および位置検出機能付き表示装置１００の分解斜視図、および断面構成を示す説明図である。なお、本形態の位置検出機能付き表示装置１００において、光学式位置検出装置１０の構成は、上記実施の形態と同様であるため、共通する部分については同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
【００７８】
図７および図８に示す位置検出機能付き表示装置１００は、光学式位置検出装置１０と画像生成装置２００とを備えており、光学式位置検出装置１０は、位置検出光を放出する位置検出用光源１２と、導光板１３と、検出領域１０Ｒに受光部１５ａを向けた光検出器１５とを備えている。画像生成装置２００は、直視型表示装置である液晶装置２０９と、透光カバー３０とを備えている。液晶装置２０９は、導光板１３に対して平面視で重なる領域に画像表示領域２０Ｒを備えており、かかる画像表示領域２０Ｒは検出領域１０Ｒと平面視で重なっている。
【００７９】
本形態の位置検出機能付き表示装置１００において、導光板１３の光出射側には、必要に応じて、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの均―化を図るための光学シート１６が配置されている。本形態においては、光学シート１６として、導光板１３の光出射面１３ｓに対向する第１プリズムシート１６１と、第１プリズムシート１６１に対して導光板１３が位置する側とは反対側で対向する第２プリズムシート１６２と、第２プリズムシート１６２に対して導光板１３が位置する側とは反対側で対向する光散乱板１６３とが用いられている。なお、光学シート１６に対して導光板１３が位置する側とは反対側には矩形枠状の遮光シート１７が光学シート１６の周囲に配置されている。かかる遮光シート１７は、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄから出射された位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄが漏れるのを防止する。
【００８０】
液晶装置２０９（画像生成装置２００）は、光学シート１６（第１プリズムシート１６１、第２プリズムシート１６２および光散乱板１６３）に対して導光板１３が位置する側とは反対側に液晶パネル２０９ａを備えている。本形態において、液晶パネル２０９ａは、透過型の液晶パネルであり、２枚の透光性基板２１、２２をシール材２３で貼り合わせ、基板間に液晶２４を充填した構造を有している。本形態において、液晶パネル２０９ａは、アクティブマトリクス型液晶パネルであり、２枚の透光性基板２１、２２の一方側には透光性の画素電極、データ線、走査線、画素スイッチング素子（図示せず）が形成され、他方側には透光性の共通電極（図示せず）が形成されている。なお、画素電極および共通電極が同一の基板に形成されることもある。かかる液晶パネル２０９ａでは、各画素に対して走査線を介して走査信号が出力され、データ線を介して画像信号が出力されると、複数の画素の各々で液晶２４の配向が制御される結果、画像表示領域２０Ｒに画像が形成される。
【００８１】
液晶パネル２０９ａにおいて、一方の透光性基板２１には、他方の透光性基板２２の外形より周囲に張り出した基板張出部２１ｔが設けられている。この基板張出部２１ｔの表面上には駆動回路などを構成する電子部品２５が実装されている。また、基板張出部２１ｔには、フレキシブル配線基板（ＦＰＣ）などの配線部材２６が接続されている。なお、基板張出部２１ｔ上には配線部材２６のみが実装されていてもよい。なお、必要に応じて透光性基板２１、２２の外面側には偏光板（図示せず）が配置される。
【００８２】
ここで、対象物体Ｏｂの平面位置を検出するためには、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを対象物体Ｏｂによる操作が行われる視認側へ出射させる必要があり、液晶パネル２０９ａは、導光板１３および光学シート１６よりも視認側（操作側）に配置されている。従って、液晶パネル２０９ａにおいて、画像表示領域２０Ｒは、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを透過可能に構成される。なお、液晶パネル２０９ａが導光板１３の視認側とは反対側に配置される場合には、画像表示領域２０Ｒが位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを透過するように構成されている必要はないが、その代りに、画像表示領域２０Ｒが導光板１３を通して視認側より透視可能に構成される必要がある。
【００８３】
液晶装置２０９は、液晶パネル２０９ａを照明するための照明装置４０を備えている。本形態において、照明装置４０は、導光板１３に対して液晶パネル２０９ａが位置する側とは反対側において導光板１３と反射板１４との間に配置されている。照明装置４０は、照明用光源４１と、この照明用光源４１から放出される照明光を伝播させながら出射する照明用導光板４３とを備えており、照明用導光板４３は、矩形の平面形状を備えている。照明用光源４１は、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）などの発光素子で構成され、駆動回路（図示せず）から出力される駆動信号に応じて、例えば白色の照明光Ｌ４を放出する。本形態において、照明用光源４１は、照明用導光板４３の辺部分４３ａに沿って複数、配列されている。
【００８４】
照明用導光板４３は、辺部分４３ａに隣接する光出射側の表面部分（光出射面４３ｓの辺部分４３ａ側の外周部）に傾斜面４３ｇが設けられ、照明用導光板４３は、辺部分４３ａに向けて厚みが徐々に増加している。かかる傾斜面４３ｇを有する入光構造によって、光出射面４３ｓが設けられる部分の厚みの増加を抑制しつつ、辺部分４３ａの高さを照明用光源４１の光放出面の高さに対応させてある。
【００８５】
かかる照明装置４０において、照明用光源４１から出射された照明光は、照明用導光板４３の辺部分４３ａから照明用導光板４３の内部に入射した後、照明用導光板４３の内部を反対側の外縁部４３ｂに向けて伝播し、一方の表面である光出射面４３ｓから出射される。ここで、照明用導光板４３は、辺部分４３ａ側から反対側の外縁部４３ｂに向けて内部伝播光に対する光出射面４３ｓからの出射光の光量比率が単調に増加する導光構造を有している。かかる導光構造は、例えば、照明用導光板４３の光出射面４３ｓ、または背面４３ｔに形成された光偏向用あるいは光散乱用の微細な凹凸形状の屈折面の面積、印刷された散乱層の形成密度などを上記内部伝播方向に向けて徐々に高めることで実現される。このような導光構造を設けることで、辺部分４３ａから入射した照明光Ｌ４は光出射面４３ｓからほぼ均一に出射される。
【００８６】
本形態において、照明用導光板４３は、液晶パネル２０９ａの視認側とは反対側で液晶パネル２０９ａの画像表示領域２０Ｒと平面的に重なるように配置され、いわゆるバックライトとして機能する。但し、照明用導光板４３を液晶パネル２０９ａの視認側に配置して、いわゆるフロントライトとして機能するように構成してもよい。また、本形態において、照明用導光板４３は導光板１３と反射板１４との間に配置されているが、照明用導光板４３を光学シート１６と導光板１３との間に配置してもよい。また、照明用導光板４３と導光板１３とは共通の導光板として構成してもよい。また、本形態では、光学シート１６を位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄと照明光Ｌ４との間で共用としている。但し、照明用導光板４３の光出射側に、上記の光学シート１６とは別の専用の光学シートを配置してもよい。これは、照明用導光板４３においては光出射面４３ｓから出射される照明光Ｌ４の平面輝度を均―化することを目的に、十分な光散乱作用を呈する光散乱板を用いることが多いが、位置検出用の導光板１３においては光出射面１３ｓから出射される位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを大きく散乱させてしまうと位置検出の妨げとなる。このため、光散乱板を設けないか、あるいは比較的軽度の光散乱作用を呈する光散乱板を用いる必要があることから、光散乱板については照明用導光板４３の専用品とすることが好ましい。但し、プリズムシート（第１プリズムシート１６１や第２プリズムシート１６２）などの集光作用のある光学シートについては共用としても構わない。
【００８７】
（電子機器への搭載例）
図９を参照しながら、図５〜図８を参照して説明した位置検出機能付き表示装置１００を適用した電子機器について説明する。図９は、本発明に係る位置検出機能付き表示装置を用いた電子機器の説明図である。図９（ａ）に、位置検出機能付き表示装置１００を備えたモバイル型のパーソナルコンピューターの構成を示す。パーソナルコンピューター２０００は、表示ユニットとしての位置検出機能付き表示装置１００と本体部２０１０を備える。本体部２０１０には、電源スイッチ２００１、およびキーボード２００２が設けられている。図９（ｂ）に、位置検出機能付き表示装置１００を備えた携帯電話機の構成を示す。携帯電話機３０００は、複数の操作ボタン３００１、およびスクロールボタン３００２、並びに表示ユニットとしての位置検出機能付き表示装置１００を備える。スクロールボタン３００２を操作することによって、位置検出機能付き表示装置１００に表示される画面がスクロールされる。図９（ｃ）に、位置検出機能付き表示装置１００を適用した情報携帯端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistants）の構成を示す。情報携帯端末４０００は、複数の操作ボタン４００１、および電源スイッチ４００２、並びに表示ユニットとしての位置検出機能付き表示装置１００を備える。電源スイッチ４００２を操作すると、住所録やスケジュール帳といった各種の情報が位置検出機能付き表示装置１００に表示される。
【００８８】
なお、位置検出機能付き表示装置１００が適用される電子機器としては、図９に示すものの他、デジタルスチールカメラ、液晶テレビ、ビューファインダー型、モニター直視型のビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳、電卓、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、銀行端末などの電子機器などが挙げられる。そして、これらの各種電子機器の表示部として、前述した位置検出機能付き表示装置１００が適用可能である。
【符号の説明】
【００８９】
１０・・光学式位置検出装置、１０Ｒ・・検出領域、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ・・位置検出用光源、１３・・導光板、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ・・光入射部、１３ｓ・・光出射面、１３ｖ・・反射防止面、１４・・光吸収層、１５・・光検出器、１５ａ・・受光部、１００・・位置検出機能付き表示装置、２００・・画像生成装置、Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ、Ｌ２ｃ、Ｌ２ｄ・・位置検出光
【図３】
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【図６】
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【図８】
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【図９】
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【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図１０】
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