(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
互いに異なる光軸をもって検出光を出射する複数の検出用光源部と、
前記検出光の出射空間に位置する前記対象物体で反射した前記検出光を受光する光検出
器と、
前記複数の検出用光源部を順次点灯させる光源駆動部と、
前記複数の検出用光源部が順次点灯した際の前記光検出器の受光結果に基づいて前記対
象物体の位置を検出する位置検出部と、
を有し、
前記検出用光源部は、中心光軸が互いに並列する複数の発光素子を備えていることを特
徴とする光学式位置検出装置。
【請求項２】
前記光源駆動部は、前記複数の発光素子のうちの一部の発光素子を点灯させる第１モー
ドと、前記複数の発光素子のうちの少なくとも前記第１モードとは別の発光素子を点灯さ
せる第２モードと、を実行す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】
前記光源駆動部は、前記第１モードでは、前記複数の発光素子のうちの１部の発光素子
を点灯させ、前記第２モードでは、前記第１モードで点灯する発光素子および前記第１モ
ードとは別の発光素子を同時に点灯させて前記出射空間を前記発光素子の中心光軸が配列
されている方向に拡張させることを特徴とする請求項２に記載の光学式位置検出装置。
【請求項４】
前記光源駆動部は、前記第１モードでは、前記複数の発光素子のうちの１つの発光素子
を点灯させ、前記第２モードでは前記第１モードで点灯する発光素子を含む２つ以上の発
光素子を同時に点灯させることを特徴とする請求項３に記載の光学式位置検出装置。
【請求項５】
前記複数の検出用光源部は、いずれも同一方向に前記検出光を出射することを特徴とす
る請求項３または４に記載の光学式位置検出装置。
【請求項６】
前記出射空間からみたとき、
前記光検出器は、前記複数の検出用光源部で囲まれた位置に配置され、かつ、前記検出
用光源部において前記複数の発光素子は前記光検出器に近い位置から離間する方向に向け
て直線的に配列されており、
前記第１モードでは、前記複数の発光素子のうち、当該第１モードで点灯せずに前記第
２モードで点灯する発光素子よりも前記光検出器に近い位置の発光素子が点灯することを
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】
前記検出光の出射側からみたとき、
前記検出用光源部において前記複数の発光素子の中心光軸は、前記出射空間の内側から
外側に向けて直線的に配列されており、
前記第１モードでは、前記複数の発光素子のうち、当該第１モードで点灯せずに前記第
２モードで点灯する発光素子よりも前記出射空間の内側に中心光軸を向ける発光素子が点
灯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】
前記第２モードで点灯する前記発光素子のうち、前記１モードで消灯状態にあった発光
素子は、前記第１モードで点灯状態にあった発光素子よりも前記検出光の出射強度が大で
あることを特徴とする請求項３乃至７の何れか一項に記載の光学式位置検出装置。
【請求項９】
前記複数の検出用光源部には、前記出射空間を挟む両側で互いに逆向きの方向に前記検
出光を出射する検出用光源部が含まれていることを特徴とする請求項２乃至４の何れか一
項に記載の光学式位置検出装置。
【請求項１０】
前記位置検出部は、前記光検出器の受光結果に基づいて前記複数の検出用光源部のうち
の一部の検出用光源と他の一部の検出用光源とを差動させた結果に基づいて前記対象物体
の座標位置を検出することを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載の光学式位置
検出装置。
【請求項１１】
前記出射空間を介さずに前記光検出器に入射する参照光を出射する参照用光源を備え、
前記位置検出部は、前記光検出器の受光結果に基づいて前記複数の検出用光源部のうち
の一部の検出用光源部と前記参照用光源とを組み合わせを変えて差動させた結果に基づい
て前記対象物体の座標を検出することを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載の
光学式位置検出装置。
【請求項１２】
前記検出光は赤外光であることを特徴とする請求項１乃至１１の何れか一項に記載の光
学式位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物体を光学的に検出する光学式位置検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
対象物体を光学的に検出する光学式位置検出装置としては、例えば、２つの検出用光源
部から透光部材を介して対象物体に向けて検出光を出射し、対象物体で反射した検出光が
透光部材を透過して光検出器で検出されるものが提案されている。かかる光学式位置検出
装置では、例えば、光検出器での検出結果に基づいて２つの検出用光源部を差動させれば
、２つの検出用光源部のうちの一方の検出用光源部と対象物体との距離と、他方の検出用
光源部と対象物体との距離の比がわかる。従って、対象物体の位置を検出することができ
る（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００３−５３４５５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の構成では、検出光の出射空間が固定であるため、以
下の問題点がある。まず、予め、対象物体が狭い範囲に存在することがわかっている場合
でも、広い範囲にわたって一定以上の照度をもって検出光を出射する必要があるため、無
駄な電力を消費しているなどの問題点がある。また、検出光の出射空間が固定であるため
、特定の空間内の対象物体のみを検出した場合でも、出射空間全体から対象物体を検出し
てしまうという問題点がある。
【０００５】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、検出光の出射空間のサイズを可変にすること
のできる光学式位置検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、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、互いに異なる光軸をもって検出光を出射する複数の検出用光源部と、
前記検出光の出射空間に位置する前記対象物体で反射した前記検出光を受光する光検出器
と、前記複数の検出用光源部を順次点灯させる光源駆動部と、前記複数の検出用光源部が
順次点灯した際の前記光検出器の受光結果に基づいて前記対象物体の位置を検出する位置
検出部と、を有し、前記検出用光源部は、中心光軸が互いに並列する複数の発光素子を備
えていることを特徴とする。
【０００７】
本発明では、光源駆動部は、複数の検出用光源部を順次点灯させ、その間、光検出器は
、対象物体で反射した検出光を受光する。従って、光検出器での検出結果を直接、あるい
は光検出器を介して２つの検出用光源部を差動させたときの駆動電流等を用いれば、位置
検出部は、対象物体の位置を検出することができる。検出用光源部は、中心光軸が互いに
並列する複数の発光素子を備えており、幾つの発光素子、あるいはいずれの発光素子を点
灯させるかによって、検出光の出射空間の大きさを変更することができる。このため、対
象物体の検出空間を広く設定する場合には、例えば、点灯する発光素子の数を増やして出
射空間を広げる一方、対象物体の検出空間を狭く設定する場合には、点灯する発光素子の
数を減らして出射空間を狭めることができる。従って、光源を点灯させる電力を無駄な消
費することがないので、消費電力の削減を図ることができる。また、検出光の出射空間が
可変であるため、特定の狭い空間内の対象物体のみを検出することもできる。
【０００８】
本発明において、前記光源駆動部は、前記複数の発光素子のうちの一部の発光素子を点
灯させる第１モードと、前記複数の発光素子のうちの少なくとも前記第１モードとは別の
発光素子を点灯させる第２モードと、を実行する。
【０００９】
本発明において、前記光源駆動部は、前記第１モードでは、前記複数の発光素子のうち
の１部の発光素子を点灯させ、前記第２モードでは、前記第１モードで点灯する発光素子
および前記第１モードとは別の発光素子を同時に点灯させて前記出射空間を前記発光素子
の中心光軸が配列されている方向に拡張させることが好ましい。かかる構成によれば、第
１モードでは、点灯する発光素子を減らして出射空間を狭めることができるので、光源を
点灯させるのに消費する電力の削減を図ることができる。
【００１０】
本発明において、前記光源駆動部は、前記第１モードでは、前記複数の発光素子のうち
の１つの発光素子を点灯させ、前記第２モードでは前記第１モードで点灯する発光素子を
含む２つ以上の発光素子を同時に点灯させる構成を採用することができる。かかる構成に
よれば、点灯する発光素子の１つまで減らして出射空間を狭めることができるので、光源
を点灯させるのに消費する電力の削減を図ることができる。また、検出光の出射空間を最
小限まで狭めることができるので、特定の狭い空間内の対象物体のみを検出することもで
きる。
【００１１】
本発明は、前記複数の検出用光源部が、いずれも同一方向に前記検出光を出射する第１
タイプの光学式位置検出装置に適用することができる。
【００１２】
本発明において、前記出射空間からみたとき、前記光検出器は、前記複数の検出用光源
部で囲まれた位置に配置され、かつ、前記検出用光源部において前記複数の発光素子は前
記光検出器に近い位置から離間する方向に向けて直線的に配列されており、前記第１モー
ドでは、前記複数の発光素子のうち、当該第１モードで点灯せずに前記第２モードで点灯
する発光素子よりも前記光検出器に近い位置の発光素子が点灯する構成を採用することが
できる。
【００１３】
本発明において、前記検出光の出射側からみたとき、前記検出用光源部において前記複
数の発光素子の中心光軸は、前記出射空間の内側から外側に向けて直線的に配列されてお
り、前記第１モードでは、前記複数の発光素子のうち、当該第１モードで点灯せずに前記
第２モードで点灯する発光素子よりも前記出射空間の内側に中心光軸を向ける発光素子が
点灯する構成を採用することができる。
【００１４】
本発明において、前記第２モードで点灯する前記発光素子のうち、前記１モードで消灯
状態にあった発光素子は、前記第１モードで点灯状態にあった発光素子よりも前記検出光
の出射強度が大であることが好ましい。このように構成すると、第１モードでの検出光の
出射空間と、第２モードで拡張した後の検出光の出射空間とにおいて、検出光の強度を連
続した状態とすることができるので、第２モードでも、第１モードと同様な検出精度を得
ることができる。
【００１５】
本発明は、前記複数の検出用光源部には、前記出射空間を挟む両側で互いに逆向きの方
向に前記検出光を出射する検出用光源部が含まれている第２タイプの光学式位置検出装置
にも適用することができる。
【００１６】
本発明は、第１タイプおよび第２タイプのいずれの光学式位置検出装置であっても、前
記位置検出部は、前記光検出器の受光結果に基づいて前記複数の検出用光源部のうち、一
部の検出用光源と他の一部の検出用光源部とを差動させた結果に基づいて前記対象物体の
位置を検出することが好ましい。このような差動を用いれば、環境光等の影響を自動的に
補正することができる。
【００１７】
本発明において、前記出射空間を介さずに前記光検出器に入射する参照光を出射する参
照用光源を備え、前記位置検出部は、前記光検出器の受光結果に基づいて前記複数の検出
用光源部のうちの一部の検出用光源部と前記参照用光源とを組み合わせを変えて差動させ
た結果に基づいて前記対象物体の位置を検出する構成を採用してもよい。このような差動
を用いれば、環境光等の影響を自動的に補正することができる。
【００１８】
本発明において、前記検出光は赤外光であることが好ましい。かかる構成によれば、検
出光が視認されないので、表示装置に適用した場合でも表示を妨げない等、光学式位置検
出装置を各種機器に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置の主要部を模式的に示す説明図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置における検出用光源部の構成を示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置の全体構成を示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置において、検出光同士の差動を利用して対象物体の位置を検出する原理を示す説明図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置において、参照光と検出光との差動を利用して対象物体の位置を検出する原理を示す説明図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置において、位置検出部で行なわれる処理内容等を示す説明図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置において、検出空間のサイズを切り換える様子を示す説明図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る光学式位置検出装置の主要部を模式的に示す説明図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る光学式位置検出装置における検出用光源部と検出空間との位置関係を模式的に示す説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に係る光学式位置検出装置の主要部を模式的に示す説明図である。
【図１１】本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置をハンド装置に設けたロボットアームの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。なお、以下の説
明においては、互いに交差する軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸とし、検出光の出射方向をＺ軸
方向として説明する。また、以下に参照する図面では、Ｘ軸方向の一方側をＸ１側とし、
他方側をＸ２側とし、Ｙ軸方向の一方側をＹ１側とし、他方側をＹ２側として示してある
。
【００２１】
［実施の形態１］
（全体構成）
図１は、本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置の主要部を模式的に示す説明
図である。図２は、本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置における検出用光源
部の構成を示す説明図であり、図２（ａ）、（ｂ）は、検出用光源部を検出光の出射空間
からみたときの説明図、および検出用光源部を側方からみたときの説明図である。図３は
、本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置の全体構成を示す説明図である。
【００２２】
図１、図２および図３において、本形態の光学式位置検出装置１０Ａは、後述するロボ
ットハンド装置での触覚センサー装置等として利用される光学装置であり、Ｚ軸方向の一
方側Ｚ１に向けて検出光Ｌ２を出射する複数の検出用光源部１２を備えた光源装置１１と
、対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ３を検出する光検出器３０とを備えている。また、光
学式位置検出装置１０Ａは、シート状あるいは板状の透光部材４０を有している場合があ
り、この場合、検出用光源部１２は、透光部材４０において第１面４１側とは反対側の第
２面４２側から第１面４１側に検出光Ｌ２を出射し、光検出器３０は、対象物体Ｏｂで反
射して透光部材４０の第２面４２側に透過してきた検出光Ｌ３を検出する。このため、光
検出器３０の受光部３１は、透光部材４０の第２面４２に対向している。
【００２３】
本形態において、光源装置１１は、複数の検出用光源部１２として、第１検出用光源部
１２Ａ、第２検出用光源部１２Ｂ、第３検出用光源部１２Ｃおよび第４検出用光源部１２
Ｄを備えており、これらの検出用光源部１２はいずれも、発光部を透光部材４０に向けて
いる。従って、検出用光源部１２から出射された検出光Ｌ２は、透光部材４０を透過して
、第１面４１側（光源装置１１からの検出光Ｌ２の出射空間）に出射され、本形態では、
かかる出射空間（第１面４１側の空間）によって、対象物体Ｏｂの位置が検出される検出
空間１０Ｒが構成されている。
【００２４】
第１検出用光源部１２Ａ〜第４検出用光源部１２Ｄは、検出空間１０Ｒ（Ｚ軸方向）か
らみたとき、光検出器３０の中心光軸の周りにこの順に配置されており、光検出器３０は
、複数の検出用光源部１２より内側に位置する。複数の検出用光源部１２において、第１
検出用光源部１２Ａと第３検出用光源部１２ＣとはＸ軸方向で離間し、第２検出用光源部
１２Ｂと第４検出用光源部１２ＤとはＹ軸方向で離間している。なお、第１検出用光源部
１２Ａからみれば、第２検出用光源部１２Ｂおよび第４検出用光源部１２Ｄも第１検出用
光源部１２Ａに対してＸ軸方向で離間し、第３検出用光源部１２Ｃからみれば、第２検出
用光源部１２Ｂおよび第４検出用光源部１２Ｄも第３検出用光源部１２Ｃに対してＸ軸方
向で離間している。同様に、第２検出用光源部１２Ｂからみれば、第１検出用光源部１２
Ａおよび第３検出用光源部１２Ｃも第２検出用光源部１２Ｂに対してＹ軸方向で離間し、
第４検出用光源部１２Ｄからみれば、第１検出用光源部１２Ａおよび第３検出用光源部１
２Ｃも第４検出用光源部１２Ｄに対してＹ軸方向で離間している。
【００２５】
また、検出空間１０Ｒ（Ｚ軸方向）からみたとき、第１検出用光源部１２Ａ〜第４検出
用光源部１２Ｄは、光検出器３０を中心に等角度間隔に配置されている。また、検出空間
１０Ｒ（Ｚ軸方向）からみたとき、第１検出用光源部１２Ａ〜第４検出用光源部１２Ｄは
、光検出器３０から距離が等しい。
【００２６】
光源装置１１は、光検出器３０に発光部を向けた参照用光源１２Ｒも備えている。参照
用光源１２Ｒは、ＬＥＤ（発光ダイオード）等により構成され、参照用光源１２Ｒは、ピ
ーク波長が８４０〜１０００ｎｍに位置する赤外光からなる参照光Ｌｒを発散光として放
出する。但し、参照用光源１２Ｒから出射される参照光Ｌｒは、参照用光源１２Ｒの向き
や、参照用光源１２Ｒに設けられる遮光カバー（図示せず）等によって、透光部材４０の
第１面４１側（検出空間１０Ｒ）に入射せず、検出空間１０Ｒを介さずに光検出器３０に
入射するようになっている。
【００２７】
光検出器３０は、透光部材４０に受光部３１を向けたフォトダイオードやフォトトラン
ジスター等からなり、本形態において、光検出器３０は赤外域に感度ピークを備えたフォ
トダイオードである。
【００２８】
（検出用光源部１２の詳細構成）
本形態の光学式位置検出装置１０Ａにおいて、検出空間１０Ｒ（Ｚ軸方向）からみたと
き、複数の検出用光源部１２は各々、径方向で並ぶ複数の発光素子を備えており、本形態
において、検出用光源部１２は、３つの発光素子を備えている。より具体的には、第１検
出用光源部１２Ａは、最も内側の第１発光素子１２Ａ1と、第１発光素子１２Ａ1よりも光
検出器３０が位置する側とは反対側（外側）に位置する第２発光素子１２Ａ2と、第２発
光素子１２Ａ2よりも光検出器３０が位置する側とは反対側（外側）に位置する第３発光
素子１２Ａ3とを備えており、第１発光素子１２Ａ1〜第３発光素子１２Ａ3および光検出
器３０は同一直線上に配置されている。また、第１発光素子１２Ａ1〜第３発光素子１２
Ａ3の中心光軸は、互いに並列しており、本形態において、第１発光素子１２Ａ1〜第３発
光素子１２Ａ3の中心光軸は、互いに平行である。
【００２９】
同様に、第２検出用光源部１２Ｂは、最も内側の第１発光素子１２Ｂ1と、第１発光素
子１２Ｂ1よりも光検出器３０が位置する側とは反対側（外側）に位置する第２発光素子
１２Ｂ2と、第２発光素子１２Ｂ2よりも光検出器３０が位置する側とは反対側（外側）に
位置する第３発光素子１２Ｂ3とを備えており、第１発光素子１２Ｂ1〜第３発光素子１２
Ｂ3および光検出器３０は同一直線上に配置されている。また、第１発光素子１２Ｂ1〜第
３発光素子１２Ｂ3の中心光軸は、互いに並列しており、本形態において、第１発光素子
１２Ｂ1〜第３発光素子１２Ｂ3の中心光軸は、互いに平行である。
【００３０】
第３検出用光源部１２Ｃは、最も内側の第１発光素子１２Ｃ1と、第１発光素子１２Ｃ1
よりも光検出器３０が位置する側とは反対側（外側）に位置する第２発光素子１２Ｃ2と
、第２発光素子１２Ｃ2よりも光検出器３０が位置する側とは反対側（外側）に位置する
第３発光素子１２Ｃ3とを備えており、第１発光素子１２Ｃ1〜第３発光素子１２Ｃ3およ
び光検出器３０は同一直線上に配置されている。また、第１発光素子１２Ｃ1〜第３発光
素子１２Ｃ3の中心光軸は、互いに並列しており、本形態において、第１発光素子１２Ｃ1
〜第３発光素子１２Ｃ3の中心光軸は、互いに平行である。
【００３１】
第４検出用光源部１２Ｄは、最も内側の第１発光素子１２Ｄ1と、第１発光素子１２Ｄ1
よりも光検出器３０が位置する側とは反対側（外側）に位置する第２発光素子１２Ｄ2と
、第２発光素子１２Ｄ2よりも光検出器３０が位置する側とは反対側（外側）に位置する
第３発光素子１２Ｄ3とを備えており、第１発光素子１２Ｄ1〜第３発光素子１２Ｄ3およ
び光検出器３０は同一直線上に配置されている。また、第１発光素子１２Ｄ1〜第３発光
素子１２Ｄ3の中心光軸は、互いに並列しており、本形態において、第１発光素子１２Ｄ1
〜第３発光素子１２Ｄ3の中心光軸は、互いに平行である。
【００３２】
ここで、第１発光素子１２Ａ1〜１２Ｄ1はいずれも、光検出器３０を中心とする半径ｒ
1の円周上に位置し、第２発光素子１２Ａ2〜１２Ｄ2はいずれも、光検出器３０を中心と
する半径ｒ2（但し、ｒ1＜ｒ2）の円周上に位置し、第３発光素子１２Ａ3〜１２Ｄ3はい
ずれも、光検出器３０を中心とする半径ｒ3（但し、ｒ2＜ｒ3）の円周上に位置する。こ
のため、第１発光素子１２Ａ1、１２Ｂ1、１２Ｃ1、１２Ｄ1、第２発光素子１２Ａ2、１
２Ｂ2、１２Ｃ2、１２Ｄ2、および第３発光素子１２Ａ3、１２Ｂ3、１２Ｃ3、１２Ｄ3は
、この順に検出空間１０Ｒの内側から外側に中心光軸を向けている。
【００３３】
第１発光素子１２Ａ1〜１２Ｄ1、第２発光素子１２Ａ2〜１２Ｄ2、および第３発光素子
１２Ａ3〜１２Ｄ3はいずれも、ＬＥＤ（発光ダイオード）等により構成され、ピーク波長
が８４０〜１０００ｎｍに位置する赤外光からなる検出光Ｌ２（検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄ）
を発散光として放出する。
【００３４】
（位置検出部等の構成）
図３に示すように、光源装置１１は複数の検出用光源部１２を駆動する光源駆動部１４
を備えている。光源駆動部１４は、検出用光源部１２および参照用光源１２Ｒを駆動する
光源駆動回路１４０と、光源駆動回路１４０を介して複数の検出用光源部１２および参照
用光源１２Ｒの各々の点灯パターンを制御する光源制御部１４５とを備えている。光源駆
動回路１４０は、第１検出用光源部１２Ａ〜第４検出用光源部１２Ｄを駆動する光源駆動
回路１４０ａ〜１４０ｄと、参照用光源１２Ｒを駆動する光源駆動回路１４０ｒとを備え
ている。また、光源駆動回路１４０ａ〜１４０ｄは各々、第１発光素子１２Ａ1〜１２Ｄ1
、第２発光素子１２Ａ2〜１２Ｄ2、および第３発光素子１２Ａ3〜１２Ｄ3を個別に駆動す
る。光源制御部１４５は、光源駆動回路１４０ａ〜１４０ｄ、１４０ｒの全てを制御する
。なお、光源駆動回路１４０ａ〜１４０ｄについては、スイッチング回路により、複数の
検出用光源部１２を共通の光源駆動回路１４０で駆動する構成を採用してもよい。
【００３５】
光検出器３０には位置検出部５０が電気的に接続されており、光検出器３０での検出結
果は位置検出部５０に出力される。位置検出部５０は、光検出器３０での検出結果に基づ
いて対象物体Ｏｂの位置を検出するための信号処理部５５を備えており、かかる信号処理
部５５は、増幅器や比較器等を備えている。また、位置検出部５０は、対象物体ＯｂのＸ
Ｙ座標を検出するＸＹ座標検出部５２と、対象物体ＯｂのＺ座標を検出するＺ座標検出部
５３とを備えている。このように構成した位置検出部５０と光源駆動部１４とは連動して
動作し、後述する位置検出を行なう。
【００３６】
(座標の基本的な検出原理）
図４は、本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置１０Ａで用いた座標検出の基
本原理を示す説明図であり、図４（ａ）、（ｂ）は、対象物体Ｏｂの位置と光検出器３０
での受光強度との関係を模式的に示す説明図、および検出器３０での受光強度が等しくな
るように検出光Ｌ２の出射強度を調整する様子を模式的に示す説明図である。
【００３７】
本形態の光学式位置検出装置１０Ａでは、図４および図５を参照して後述するように、
検出用光源部１２同士の差動、あるいは検出用光源部１２と参照用光源１２Ｒとの差動に
より、２つの検出用光源部１２のうちの一方の検出用光源部１２と対象物体Ｏｂとの距離
と、他方の検出用光源部１２と対象物体Ｏｂとの距離の比を求め、かかる比に基づいて、
対象物体Ｏｂの位置を検出する。かかる差動の際、第１発光素子１２Ａ1〜１２Ｄ1、第２
発光素子１２Ａ2〜１２Ｄ2、および第３発光素子１２Ａ3〜１２Ｄ3の一部あるいは全部が
使用される。その際、第１検出用光源部１２Ａ、第２検出用光源部１２Ｂ、第３検出用光
源部１２Ｃおよび第４検出用光源部１２Ｄでの駆動電流は各々、第１発光素子１２Ａ1〜
第３発光素子１２Ａ3の駆動電流合計値、第１発光素子１２Ｂ1〜第３発光素子１２Ｂ3の
駆動電流合計値、第１発光素子１２Ｃ1〜第３発光素子１２Ｃ3の駆動電流合計値、第１発
光素子１２Ｄ1〜第３発光素子１２Ｄ3の駆動電流合計値である。
【００３８】
以下、光検出器３０の受光結果に基づいて、第１検出用光源部１２Ａ、第２検出用光源
部１２Ｂ、第３検出用光源部１２Ｃおよび第４検出用光源部１２Ｄのうち、２つの検出用
光源を組み合わせを変えて差動させた複数の結果により対象物体ＯｂのＸ座標およびＹ座
標を検出する際の基本的な原理を説明する。
【００３９】
本形態の光学式位置検出装置１０Ａにおいて、透光部材４０の第１面４１側（光源装置
１１からの検出光Ｌ２の出射側の空間）には検出空間１０Ｒが設定されている。また、２
つの検出用光源部１２、例えば、第１検出用光源部１２Ａと第３検出用光源部１２ＣはＸ
軸方向およびＹ軸方向で離間している。このため、第１検出用光源部１２Ａが点灯して検
出光Ｌ２ａを出射すると、検出光Ｌ２ａは、図４（ａ）に示すように、一方側から他方側
に向けて強度が単調減少する第１光強度分布Ｌ２Ｇａを形成する。また、第３検出用光源
部１２Ｃが点灯して検出光Ｌ２ｃを出射すると、検出光Ｌ２ｃは、透光部材４０を透過し
て第１面４１側（検出空間１０Ｒ）に、一方側から他方側に向けて強度が単調増加する第
２光強度分布Ｌ２Ｇｃを形成する。
【００４０】
このような検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｃの差動を利用して対象物体Ｏｂの位置情報を得るには
、図４（ａ）に示すように、まず、第１検出用光源部１２Ａを点灯させる一方、第３検出
用光源部１２Ｃを消灯させ、一方側から他方側に向かって強度が単調減少していく第１光
強度分布Ｌ２Ｇａを形成する。また、第１検出用光源部１２Ａを消灯させる一方、第３検
出用光源部１２Ｃを点灯させ、一方側から他方側に向かって強度が単調増加していく第２
光強度分布Ｌ２Ｇｃを形成する。従って、検出空間１０Ｒに対象物体Ｏｂが配置されると
、対象物体Ｏｂにより検出光Ｌ２が反射され、その反射光の一部が光検出器３０により検
出される。その際、対象物体Ｏｂでの反射強度は、対象物体Ｏｂが位置する個所での検出
光Ｌ２の強度に比例し、光検出器３０での受光強度は対象物体Ｏｂでの反射強度に比例す
る。従って、光検出器３０での受光強度は、対象物体Ｏｂの位置に対応する値となる。そ
れ故、図４（ｂ）に示すように、第１光強度分布Ｌ２Ｇａを形成した際の光検出器３０で
の検出値ＬＧａと、第２光強度分布Ｌ２Ｇｃを形成した際の光検出器３０での検出値ＬＧ
ｃとが等しくなるように、第１検出用光源部１２Ａに対する制御量（駆動電流）を調整し
た際の駆動電流と、第３検出用光源部１２Ｃに対する制御量（駆動電流）を調整した際の
駆動電流との比や調整量の比等を用いれば、ＸＹ平面内において対象物体Ｏｂが第１検出
用光源部１２Ａと第３検出用光源部１２Ｃとの間のいずれの位置に存在するかを検出でき
ることになる。
【００４１】
より具体的には、図４（ａ）に示すように、第１光強度分布Ｌ２Ｇａと第２光強度分布
Ｌ２Ｇｃとを光強度分布が逆向きとなるように形成する。この状態で、光検出器３０での
検出値ＬＧａ、ＬＧｃが等しければ、ＸＹ平面内において対象物体Ｏｂが第１検出用光源
部１２Ａと第３検出用光源部１２Ｃとの間の中央に位置することが分る。これに対して、
光検出器３０での検出値ＬＧａ、ＬＧｃが相違している場合、検出値ＬＧａ、ＬＧｃが等
しくなるように、第１検出用光源部１２Ａおよび第３検出用光源部１２Ｃに対する制御量
（駆動電流）を調整して、図４（ｂ）に示すように、再度、第１光強度分布Ｌ２Ｇａおよ
び第２光強度分布Ｌ２Ｇｃを順次形成する。その結果、光検出器３０での検出値ＬＧａ、
ＬＧｃが等しくなれば、その時点での第１検出用光源部１２Ａに対する駆動電流と、第３
検出用光源部１２Ｃに対する駆動電流との比を用いれば、ＸＹ平面内において対象物体Ｏ
ｂが第１検出用光源部１２Ａと第３検出用光源部１２Ｃとの間のいずれの位置に存在する
かを検出できることになる。
【００４２】
かかる検出原理を光路関数を用いて数理的に説明すると、以下のようになる。まず、上
記の差動において、光検出器３０での受光強度が等しくなったときの第１検出用光源部１
２Ａに対する駆動電流をＩAとし、第３検出用光源部１２Ｃに対する駆動電流をＩCとし、
第１検出用光源部１２Ａから対象物体Ｏｂを経て光検出器３０に到る距離関数と第３検出
用光源部１２Ｃから対象物体Ｏｂを経て光検出器３０に到る距離関数との比をＰACとする
と、比ＰACは、基本的には下式
ＰAC＝ＩC／ＩA
により求められる。従って、対象物体Ｏｂは、第１検出用光源部１２Ａと第３検出用光源
部１２Ｃとを結ぶ線を所定の比で分割した位置を通る等比線上に対象物体Ｏｂ位置するこ
とが分かる。
【００４３】
かかるモデルを数理的に説明する。まず、各パラメータを以下
Ｔ＝対象物体Ｏｂの反射率
Ａt＝第１検出用光源部１２Ａから出射された検出光Ｌ２が対象物体Ｏｂで
反射して光検出器３０に到る距離関数
Ａ＝検出空間１０Ｒに対象物体Ｏｂが存在する状態で第１検出用光源部１２Ａ
が点灯したときの光検出器３０の検出強度
Ｃt＝第３検出用光源部１２Ｃから出射された検出光Ｌ２が対象物体Ｏｂで
反射して光検出器３０に到る距離関数
Ｃ＝検出空間１０Ｒに対象物体Ｏｂが存在する状態で第３検出用光源部１２Ｃ
が点灯したときの光検出器３０の検出強度
とする。なお、第１検出用光源部１２Ａおよび第３検出用光源部１２Ｃの発光強度は、駆
動電流と発光係数との積で表されるが、以下の説明では、発光係数を１とする。
【００４４】
また、検出空間１０Ｒに対象物体Ｏｂが存在する状態で、前記した差動を行なうと、
Ａ＝Ｔ×Ａt×ＩA＋環境光    ・・式（１）
Ｃ＝Ｔ×Ｃt×ＩC＋環境光    ・・式（２）
の関係が得られる。
【００４５】
ここで、差動の際の光検出器３０の検出強度は等しいことから、式（１）、（２）から
下式
Ｔ×Ａt×ＩA＋環境光＝Ｔ×Ｃt×ＩC＋環境光
Ｔ×Ａt×ＩA＝Ｔ×Ｃt×ＩC・・式（３）
が導かれる。
【００４６】
また、距離関数Ａt、Ｃtの比ＰACは、下式
ＰAC＝Ａt／Ｃt・・式（４）
で定義されることから、式（３）、（４）から、距離関数の比ＰACは
ＰAC＝ＩC／ＩA・・式（５）
で示すように表される。かかる式（５）では、環境光の項、対象物体Ｏｂの反射率の項が
存在しない。それ故、光路係数Ａt、Ｃtの比ＰACには、環境光、対象物体Ｏｂの反射率が
影響しない。なお、上記の数理モデルについては、対象物体Ｏｂで反射せずに入射した検
出光Ｌ２の影響等を相殺するための補正を行なってもよい。
【００４７】
ここで、検出用光源部１２で用いた光源点光源であり、ある地点での光強度は、光源か
らの距離の２乗に反比例する。従って、第１検出用光源部１２Ａと対象物体Ｏとの離間距
離Ｐ１と、第３検出用光源部１２Ｃと対象物体Ｏｂとの離間距離Ｐ２との比は、下式
ＰAC＝（Ｐ１）2：（Ｐ２）2
により求められる。それ故、対象物体Ｏｂは、第１検出用光源部１２Ａと第３検出用光源
部１２Ｃとを結ぶ仮想線をＰ１：Ｐ２で分割した位置を通る等比線上に対象物体Ｏｂが存
在することがわかる。
【００４８】
同様に、第２検出用光源部１２Ｂと第４検出用光源部１２Ｄとを差動させて、第２検出
用光源部１２Ｂと対象物体Ｏｂとの距離と、第４検出用光源部１２Ｄと対象物体Ｏｂとの
距離の比を求めれば、第２検出用光源部１２Ｂと第４検出用光源部１２Ｄとを結ぶ仮想線
を所定の比で分割した位置を通る等比線上に対象物体Ｏｂが存在することがわかる。それ
故、対象物体ＯｂのＸ座標およびＹ座標を検出することができる。なお、上記の方法は、
本形態で採用した原理を幾何学的に説明したものであり、実際には、得られたデータを用
いて計算を行う。
【００４９】
（参照光Ｌｒと検出光Ｌ２との差動）
図５は、本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置１０Ａにおいて、参照光Ｌｒ
と検出光Ｌ２との差動を利用して対象物体Ｏｂの位置を検出する原理を示す説明図であり
、図５（ａ）、（ｂ）は、検出用光源部１２から対象物体Ｏｂまでの距離と検出光Ｌ２等
の受光強度との関係を示す説明図、および光源への駆動電流を調整した後の様子を示す説
明図である。
【００５０】
本形態の光学式位置検出装置１０Ａにおいては、検出光Ｌ２ａと検出光Ｌ２ｃとの直接
的な差動に代えて、検出光Ｌ２ａと参照光Ｌｒとの差動と、検出光Ｌ２ｃと参照光Ｌｒと
の差動とを利用し、最終的に図４（ａ）、（ｂ）を参照して説明した原理と同様な結果を
導く。ここで、検出光Ｌ２ａと参照光Ｌｒとの差動、および検出光Ｌ２ｃと参照光Ｌｒと
の差動は、以下のようにして実行される。
【００５１】
図５（ａ）に示すように、検出空間１０Ｒに対象物体Ｏｂが存在する状態においては、
第１検出用光源部１２Ａから対象物体Ｏｂまで距離と、光検出器３０での検出光Ｌ２ａの
受光強度Ｄaとは、実線ＳＡで示すように単調に変化する。これに対して、参照用光源１
２Ｒから出射された参照光Ｌｒの光検出器３０での検出強度は、実線ＳＲで示すように、
対象物体Ｏｂの位置にかかわらず、一定である。従って、光検出器３０での検出光Ｌ２ａ
の受光強度Ｄaと、光検出器３０での参照光Ｌｒの検出強度Ｄrとは、相違している。
【００５２】
次に、図５（ｂ）に示すように、第１検出用光源部１２Ａに対する駆動電流、および参
照用光源１２Ｒに対する駆動電流のうちの少なくとも一方を調整し、光検出器３０での検
出光Ｌ２ａの受光強度Ｄaと、参照光Ｌｒの光検出器３０での検出強度Ｄrとを一致させる
。このような差動は、参照光Ｌｒと検出光Ｌ２ａとの間で行なわれるとともに、参照光Ｌ
ｒと検出光Ｌ２ｃとの間でも行なわれる。従って、光検出器３０での検出光Ｌ２ａ、Ｌ２
ｃ（対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ３ａ、Ｌ３ｃ）の検出結果と、光検出器３０での参
照光Ｌｒの検出結果とが等しくなった時点での第１検出用光源部１２Ａに対する駆動電流
と、第３検出用光源部１２Ｃに対する駆動電流との比を求めることができる。それ故、第
１検出用光源部１２Ａと第３検出用光源部１２Ｃとの間のいずれの位置に対象物体Ｏｂが
存在するかを検出できることになる。
【００５３】
上記の検出原理を光路関数を用いて数理的に説明すると、以下のようになる。まず、各
パラメータを以下
Ｔ＝対象物体Ｏｂの反射率
Ａt＝第１検出用光源部１２Ａから出射された検出光Ｌ２が対象物体Ｏｂで
反射して光検出器３０に到る距離関数
Ａ＝検出空間１０Ｒに対象物体Ｏｂが存在する状態で第１検出用光源部１２Ａ
が点灯したときの光検出器３０の検出強度
Ｃt＝第３検出用光源部１２Ｃから出射された検出光Ｌ２が対象物体Ｏｂで
反射して光検出器３０に到る距離関数
Ｃ＝検出空間１０Ｒに対象物体Ｏｂが存在する状態で第３検出用光源部１２Ｃ
が点灯したときの光検出器３０の検出強度
Ｒs＝参照用光源１２Ｒから光検出器３０に到る光路係数
Ｒ＝参照用光源１２Ｒのみが点灯したときの光検出器３０の検出強度
とする。なお、第１検出用光源部１２Ａ、第３検出用光源部１２Ｃおよび参照用光源１２
Ｒの発光強度は、駆動電流と発光係数との積で表されるが、以下の説明では、発光係数を
１とする。また、上記の差動において、光検出器３０での受光強度が等しくなったときの
第１検出用光源部１２Ａに対する駆動電流をＩAとし、第３検出用光源部１２Ｃに対する
駆動電流をＩCとし、参照用光源１２Ｒに対する駆動電流をＩRとする。また、差動の際、
参照用光源１２Ｒのみが点灯したときの光検出器３０の検出強度については、第１検出用
光源部１２Ａとの差動と、第３検出用光源部１２Ｃとの差動とにおいて同一と仮定する。
【００５４】
検出空間１０Ｒに対象物体Ｏｂが存在する状態で、前記した差動を行なうと、
Ａ＝Ｔ×Ａt×ＩA＋環境光    ・・式（６）
Ｃ＝Ｔ×Ｃt×ＩC＋環境光    ・・式（７）
Ｒ＝Ｒs×ＩR＋環境光        ・・式（８）
の関係が得られる。
【００５５】
ここで、差動の際の光検出器３０の検出強度は等しいことから、式（６）、（８）から
下式
Ｔ×Ａt×ＩA＋環境光＝Ｒs×ＩR＋環境光
Ｔ×Ａt×ＩA＝Ｒs×ＩR
Ｔ×Ａt＝Ｒs×ＩR／ＩA・・式（９）
が導かれ、式（７）、（８）から下式
Ｔ×Ｃt×ＩC＋環境光＝Ｒs×ＩR＋環境光
Ｔ×Ｃt×ＩC＝Ｒs×ＩR
Ｔ×Ｃt＝Ｒs×ＩR／ＩC・・式（１０）
が導かれる。
【００５６】
また、距離関数Ａt、Ｃtの比ＰACは、下式
ＰAC＝Ａt／Ｃt・・式（１１）
で定義されることから、式（９）、（１０）から、距離関数の比ＰACは
ＰAC＝ＩC／ＩA・・式（１２）
で示すように表される。かかる式（１２）では、環境光の項、対象物体Ｏｂの反射率の項
が存在しない。それ故、光路係数Ａt、Ｃtの比ＰACには、環境光、対象物体Ｏｂの反射率
が影響しない。なお、上記の数理モデルについては、対象物体Ｏｂで反射せずに入射した
検出光Ｌ２の影響等を相殺するための補正を行なってもよい。また、第１検出用光源部１
２Ａとの差動と、第３検出用光源部１２Ｃとの差動とにおいて、参照用光源１２Ｒのみが
点灯したときの光検出器３０の検出強度を異なる値に設定した場合でも、基本的には同様
な原理が成り立つ。
【００５７】
ここで、検出用光源部１２で用いた光源点光源であり、ある地点での光強度は、光源か
らの距離の２乗に反比例する。従って、第１検出用光源部１２Ａと対象物体Ｏとの離間距
離Ｐ１と、第３検出用光源部１２Ｃと対象物体Ｏｂとの離間距離Ｐ２との比は、下式
ＰAC＝（Ｐ１）2：（Ｐ２）2
により求められる。それ故、対象物体Ｏｂは、第１検出用光源部１２Ａと第３検出用光源
部１２Ｃとを結ぶ仮想線をＰ１：Ｐ２で分割した位置を通る等比線上に対象物体Ｏｂが存
在することがわかる。
【００５８】
同様に、第２検出用光源部１２Ｂと参照用光源１２Ｒとの差動、および第４検出用光源
部１２Ｄと参照用光源１２Ｒとの差動を利用して、第２検出用光源部１２Ｂと対象物体Ｏ
ｂとの距離と、第４検出用光源部１２Ｄと対象物体Ｏｂとの距離の比を求めれば、第２検
出用光源部１２Ｂと第４検出用光源部１２Ｄとを結ぶ仮想線を所定の比で分割した位置を
通る等比線上に対象物体Ｏｂが存在することがわかる。それ故、対象物体ＯｂのＸ座標お
よびＹ座標を検出することができる。なお、上記の方法は、本形態で採用した原理を幾何
学的に説明したものであり、実際には、得られたデータを用いて計算を行う。
【００５９】
（差動のための位置検出部５０の構成例）
図６は、本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置１０Ａにおいて、位置検出部
５０で行なわれる処理内容等を示す説明図である。
【００６０】
上記の差動を実施するにあたっては、位置検出部５０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６を参照して以下に説明す
るように、論理回路等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。なお、図６には、図５を参照して説明した差動を示してあるが、参照用光源
１２Ｒを検出用光源部１２に置き換えれば、図４を参照して説明した差動に適用すること
ができる。
【００６１】
図６（ａ）に示すように、本形態の光学式位置検出装置１０Ａにおいて、光源駆動回路
１４０は、可変抵抗１１１を介して第１検出用光源部１２Ａに所定電流値の駆動パルスを
印加する一方、可変抵抗１１２および反転回路１１３を介して参照用光源１２Ｒに所定電
流値の駆動パルスを印加する。このため、第１検出用光源部１２Ａと参照用光源１２Ｒに
は逆相の駆動パルスが印加されるので、第１検出用光源部１２Ａと参照用光源１２Ｒとは
交互に点灯することになる。そして、第１検出用光源部１２Ａが点灯した時、検出光Ｌ２
ａのうち、対象物体Ｏｂで反射した光は光検出器３０で受光され、参照用光源１２Ｒが点
灯した時、参照光Ｌｒが光検出器３０で受光される。光強度信号生成回路１５０において
、光検出器３０には、１ｋΩ程度の抵抗３０ｒ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。
【００６２】
かかる光強度信号生成回路１５０において、光検出器３０と抵抗３０ｒとの接続点Ｑ１
には、位置検出部５０が電気的に接続されている。光検出器３０と抵抗３０ｒとの接続点
Ｑ１から出力される検出信号Ｖｃは、下式
Ｖｃ＝Ｖ30／（Ｖ30＋抵抗３０ｒの抵抗値）
Ｖ30：光検出器３０の等価抵抗
で表される。従って、環境光Ｌｃが光検出器３０に入射しない場合と、環境光Ｌｃが光検
出器３０に入射している場合とを比較すると、環境光Ｌｃが光検出器３０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。
【００６３】
位置検出部５０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１７
０、および発光強度補償指令回路１８０を備えている。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１
９２は、光検出器３０と抵抗３０ｒとの接続点Ｑ１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３０と抵抗３０ｒとの接続点Ｑ１から出力された検出信号Ｖｃからは、光検出器３０
による位置検出信号Ｖｄのみが抽出される。すなわち、検出光Ｌ２ａおよび参照光Ｌｒは
変調されているのに対して、環境光Ｌｃ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Ｌｃに起因する低周波成分あるいは直流成分はフィルター１９
２によって除去される。
【００６４】
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。
【００６５】
位置検出用信号分離回路１７０は、第１検出用光源部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１７
０から発光強度補償指令回路１８０には、第１検出用光源部１２Ａが点灯した時の位置検
出信号Ｖｓの実効値Ｖｅａと、参照用光源１２Ｒが点灯した時の位置検出信号Ｖｓの実効
値Ｖｅｂとが交互に出力される。
【００６６】
発光強度補償指令回路１８０は、実効値Ｖｅａ、Ｖｅｂを比較して、図６（ｂ）に示す
処理を行ない、位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅａと位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅｂとが
同一レベルとなるように光源駆動回路１４０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、位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅａと位置検出信号Ｖｓの実効
値Ｖｅｂとを比較して、それらが等しい場合、現状の駆動条件を維持させる。これに対し
て、位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅａが位置検出信号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第１検出用光源部
１２Ａからの出射光量を高める。また、位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅｂが位置検出信号
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
抗値を下げさせて参照用光源１２Ｒからの出射光量を高める。
【００６７】
このようにして、光学式位置検出装置１０Ａでは位置検出部５０の発光強度補償指令回
路１８０によって、第１検出用光源部１２Ａの点灯動作中および参照用光源１２Ｒの点灯
動作中での光検出器３０による検出量が同一となるように、第１検出用光源部１２Ａおよ
び参照用光源１２Ｒの制御量（駆動電流）を制御する。従って、発光強度補償指令回路１
８０には、第１検出用光源部１２Ａの点灯動作中と、参照用光源１２Ｒの点灯動作中とに
おいて光検出器３０による検出量が同一となるような第１検出用光源部１２Ａおよび参照
用光源１２Ｒに対する駆動電流に関する情報が存在し、かかる情報は、位置検出信号Ｖｇ
として位置検出部５０に出力される。
【００６８】
同様な処理は、他の検出用光源部１２（第２検出用光源部１２Ｂ〜第４検出用光源部１
２Ｄ）と参照用光源１２Ｒとの間でも行なわれる。
【００６９】
（Ｚ座標の検出）
本形態の光学式位置検出装置１０Ａにおいて、第１検出用光源部１２Ａ〜第４検出用光
源部１２Ｄが同時に点灯すると、透光部材４０の第１面４１側（検出空間１０Ｒ）には、
第１面４１に対する法線方向で強度が単調減少するＺ座標検出用光強度分布が形成される
。かかるＺ座標検出用光強度分布では、透光部材４０の第１面４１から離間するに従って
強度が単調に低下する。従って、位置検出部５０のＺ座標検出部５３では、参照用光源１
２Ｒと、第１検出用光源部１２Ａ〜第４検出用光源部１２Ｄの全てとを交互に点灯させた
ときの光検出器３０での検出値の差や比に基づいて対象物体ＯｂのＺ座標を検出すること
ができる。また、第１検出用光源部１２Ａ〜第４検出用光源部１２Ｄを順次点灯させたと
きの光検出器３０での検出値の合計値と、参照用光源１２Ｒを点灯させたときの光検出器
３０での検出値の差や比に基づいて対象物体ＯｂのＺ座標を検出してもよい。
【００７０】
また、位置検出部５０のＺ座標検出部５３では、参照用光源１２Ｒと第１検出用光源部
１２Ａ〜第４検出用光源部１２Ｄの全てとを交互に点灯させたときに光検出器３０での検
出値が等しくなったときの参照用光源１２Ｒに対する駆動電流と第１検出用光源部１２Ａ
〜第４検出用光源部１２Ｄに対する駆動電流との差や比に基づいて対象物体ＯｂのＺ座標
を検出することができる。また、第１検出用光源部１２Ａ〜第４検出用光源部１２Ｄを順
次、参照用光源１２Ｒと差動させたときの駆動電流値の合計値と、参照用光源１２Ｒに対
する駆動電流との差や比に基づいて対象物体ＯｂのＺ座標を検出してもよい。
【００７１】
（検出空間１０Ｒの切り換え）
図７は、本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置１０Ａにおいて検出空間１０
Ｒのサイズを切り換える様子を示す説明図である。
【００７２】
本形態の光学式位置検出装置１０Ａにおいて、第１検出用光源部１２Ａは、第１発光素
子１２Ａ1〜第３発光素子１２Ａ3を備えており、光源駆動部１４は、第１検出用光源部１
２Ａにおいて、第１発光素子１２Ａ1のみを点灯させる第１モード、および第１発光素子
１２Ａ1を含む複数の発光素子を点灯させる第２モードを実行可能である。同様に、第２
検出用光源部１２Ｂ〜第４検出用光源部１２Ｄは、第１発光素子１２Ｂ1、１２Ｃ1、１２
Ｄ1〜第３発光素子１２Ｂ3、１２Ｃ3、１２Ｄ3を備えており、光源駆動部１４は、第１発
光素子１２Ｂ1〜１２Ｄ1のみを点灯させる第１モード、および第１発光素子１２Ｂ1〜１
２Ｄ1を含む複数の発光素子を点灯させる第２モードを実行可能である。
【００７３】
そこで、本形態では、対象物体Ｏｂが狭い範囲に存在することがわかっている場合には
、第１モードを行い、検出空間１０Ｒを狭い範囲に設定する。これに対して、対象物体Ｏ
ｂが広い範囲に存在するような場合には、第２モードを行い、検出空間１０Ｒを拡張する
。ここで、光源駆動部１４は、第１モードでは、複数の発光素子のうち、一部の発光素子
を点灯させ、第２モードでは、第１モードで点灯する発光素子を含んで第１モードより多
い発光素子を同時に点灯させる。ここで、第１モードで点灯する発光素子が１つである場
合、第２モードでは第１モードで点灯する発光素子を含む２つ以上の発光素子を同時に点
灯させる。
【００７４】
より具体的には、第１検出用光源部１２Ａおよび第３検出用光源部１２Ｃを用いて対象
物体ＯｂのＸ座標を検出する際、対象物体Ｏｂが狭い範囲に存在することがわかっている
場合、図７（ａ）に示すように、光源駆動部１４は、第１発光素子１２Ａ1、１２Ｃ1のみ
を点灯させ、第１発光素子１２Ａ1、１２Ｃ1から検出光Ｌ２として、検出光Ｌ２ａ1（Ｌ
２ａ）、Ｌ２ｃ1（Ｌ２ｃ）を出射させる（第１モード）。この状態における検出空間１
０Ｒ（検出空間１０Ｒ1）のＸ軸方向におけるサイズは、図７（ａ）に矢印ＸＳ1で示す大
きさであり、検出空間１０Ｒ（検出空間１０Ｒ1）のＺ軸方向におけるサイズは、図７（
ａ）に矢印ＺＳ1で示す大きさである。
【００７５】
次に、対象物体Ｏｂがやや広い範囲に存在する可能性がある場合、図７（ｂ）に示すよ
うに、光源駆動部１４は、第１発光素子１２Ａ1、１２Ｃ1および第２発光素子１２Ａ2、
１２Ｃ2を点灯させる（第２モード）。その結果、第１発光素子１２Ａ1、１２Ｃ1は検出
光Ｌ２ａ1、Ｌ２ｃ1を出射し、第２発光素子１２Ａ2、１２Ｃ2は検出光Ｌ２ａ2、Ｌ２ｃ2
を出射する。かかる検出光Ｌ２ａ1、Ｌ２ａ2は、連続した一体の検出光Ｌ２ａとして出射
され、検出光Ｌ２ｃ1、Ｌ２ｃ2は、連続した一体の検出光Ｌ２ｃとして出射される。この
状態における検出空間１０Ｒ（検出空間１０Ｒ2）のＸ軸方向におけるサイズは、図７（
ｂ）に矢印ＸＳ2で示す範囲まで連続して拡張され、検出空間１０Ｒ（検出空間１０Ｒ2）
のＺ軸方向におけるサイズは、図７（ｂ）に矢印ＺＳ2で示す範囲まで拡張される。その
際、光源駆動部１４は、第２発光素子１２Ａ2、１２Ｃ2からの検出光Ｌ２の出射強度を第
１発光素子１２Ａ1、１２Ｃ1からの検出光Ｌ２の出射強度より大とする。このため、検出
空間１０Ｒを拡張する前後において、検出空間１０Ｒにおける光強度分布等に大きな変化
が発生しない。なお、第２検出用光源部１２Ｂおよび第４検出用光源部１２Ｄでも、同様
な切り換えを行なえば、検出空間１０ＲをＹ軸方向に拡張することができる。
【００７６】
次に、対象物体Ｏｂがさらに広い範囲に存在する可能性がある場合、図７（ｃ）に示す
ように、光源駆動部１４は、第１発光素子１２Ａ1、１２Ｃ1、第２発光素子１２Ａ2、１
２Ｃ2、および第３発光素子１２Ａ3、１２Ｃ3を点灯させる（第２モード）。その結果、
第１発光素子１２Ａ1、１２Ｃ1は検出光Ｌ２ａ1、Ｌ２ｃ1を出射し、第２発光素子１２Ａ
2、１２Ｃ2は検出光Ｌ２ａ2、Ｌ２ｃ2を出射し、第３発光素子１２Ａ3、１２Ｃ3は検出光
Ｌ２ａ3、Ｌ２ｃ3を出射する。かかる検出光Ｌ２ａ1、Ｌ２ａ2、Ｌ２ａ3は、連続した一
体の検出光Ｌ２ａとして出射され、検出光Ｌ２ｃ1、Ｌ２ｃ2、Ｌ２ｃ3は、連続した一体
の検出光Ｌ２ｃとして出射される。この状態における検出空間１０Ｒ（検出空間１０Ｒ3
）のＸ軸方向におけるサイズは、図７（ｃ）に矢印ＸＳ3で示す範囲まで拡張され、検出
空間１０Ｒ（検出空間１０Ｒ3）のＺ軸方向におけるサイズは、図７（ｃ）に矢印ＺＳ3で
示す範囲まで拡張される。その際、光源駆動部１４は、第２発光素子１２Ａ2、１２Ｃ2か
らの検出光Ｌ２の出射強度を第１発光素子１２Ａ1、１２Ｃ1からの検出光Ｌ２の出射強度
より大とし、第３発光素子１２Ａ3、１２Ｃ3からの検出光Ｌ２の出射強度を第２発光素子
１２Ａ2、１２Ｃ2からの検出光Ｌ２の出射強度より大とする。このため、検出空間１０Ｒ
を拡張する前後において、検出空間１０Ｒにおける光強度分布等に大きな変化が発生しな
い。なお、第２検出用光源部１２Ｂおよび第４検出用光源部１２Ｄでも、同様な切り換え
を行なえば、検出空間１０ＲをＹ軸方向に拡張することができる。
【００７７】
（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１０Ａでは、光源駆動部１４は、複
数の検出用光源部１２を順次点灯させ、その間、光検出器３０は、対象物体Ｏｂで反射し
た検出光Ｌ３を受光する。従って、光検出器３０での検出結果を直接、あるいは光検出器
３０を介して２つの検出用光源部１２を差動させたときの駆動電流を用いれば、位置検出
部５０は、対象物体Ｏｂの位置を検出することができる。
【００７８】
ここで、第１検出用光源部１２Ａ〜第４検出用光源部１２Ｄは、第１発光素子１２Ａ1
、１２Ｂ1、１２Ｃ1、１２Ｄ1〜第３発光素子１２Ａ3、１２Ｂ3、１２Ｃ3、１２Ｄ3を備
えており、光源駆動部１４は、第１発光素子１２Ａ1〜１２Ｄ1のみを点灯させる第１モー
ド、および第１発光素子１２Ａ1〜１２Ｄ1を含む複数の発光素子を点灯させる第２モード
を実行可能である。また、第１検出用光源部１２Ａ〜第４検出用光源部１２Ｄの各々にお
いて、発光素子の中心光軸は並列しており、第１発光素子１２Ａ1、１２Ｂ1、１２Ｃ1、
１２Ｄ1、第２発光素子１２Ａ2、１２Ｂ2、１２Ｃ2、１２Ｄ2、および第３発光素子１２
Ａ3、１２Ｂ3、１２Ｃ3、１２Ｄ3は、この順に検出空間１０Ｒの内側から外側に中心光軸
を向けている。このため、対象物体Ｏｂの検出空間１０Ｒを広く設定する場合には、点灯
する発光素子の数を増やして出射空間を広げる一方、対象物体Ｏｂの検出空間１０Ｒを狭
く設定する場合には、点灯する発光素子の数を減らして出射空間を狭めることができる。
従って、光源を点灯させる電力を無駄な消費することがないので、消費電力の削減を図る
ことができる。特に本形態では、光源駆動部１４は、複数の発光素子のうち、１つの発光
素子を点灯させる第１モードを実行可能であるため、検出空間１０Ｒを最小限まで狭める
ことができるので、光源を点灯させるのに消費する電力を大幅に削減することができる。
また、検出光Ｌ２の出射空間（検出空間１０Ｒ）が可変であるため、特定の狭い空間内の
対象物体Ｏｂのみを検出することもできる。
【００７９】
また、本形態では、２つの検出用光源部１２での差動、あるいは検出用光源部１２と参
照用光源１２Ｒとの差動を利用しているため、環境光等の影響を自動的に補正することが
できる。さらに、検出光Ｌ２は赤外光であるため、視認されない。従って、本形態の光学
式位置検出装置１０Ａを表示装置に適用した場合でも表示を妨げない等、光学式位置検出
装置１０Ａを各種機器に用いることができる。
【００８０】
［実施の形態２］
（全体構成）
図８は、本発明の実施の形態２に係る光学式位置検出装置の主要部を模式的に示す説明
図である。図９は、本発明の実施の形態２に係る光学式位置検出装置における検出用光源
部と検出空間との位置関係を模式的に示す説明図であり、図９（ａ）、（ｂ）は、検出用
光源部における発光素子の配置を示す説明図、および発光素子から中心光軸が延在してい
る方向を示す説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様である
ため、共通する部分には同一の符合を付してそれらの説明を省略する。
【００８１】
図８において、本形態の光学式位置検出装置１０Ｂは、検出光Ｌ２の出射方向に障害物
があるか否か等を検出するセンサー装置等として利用される光学装置である。本形態の光
学式位置検出装置１０Ｂは、Ｚ軸方向の一方側Ｚ１から他方側Ｚ２に向けて検出光Ｌ２を
出射する複数の検出用光源部１２を備えた光源装置１１と、Ｚ軸方向の他方側Ｚ２におい
て対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ３を検出する光検出器３０とを備えている。なお、本
形態の光学式位置検出装置１０Ｂでも、図３を参照して説明した電気的構成を有しており
、複数の検出用光源部１２は、図３を参照して説明した光源駆動部１４によって駆動され
る。
【００８２】
（検出用光源部１２等の詳細構成）
本形態において、光源装置１１は、複数の検出用光源部１２として、第１検出用光源部
１２Ａ、第２検出用光源部１２Ｂ、第３検出用光源部１２Ｃおよび第４検出用光源部１２
Ｄを備えており、これらの検出用光源部１２はいずれも、発光部をＺ軸方向の他方側Ｚ２
に向けている。また、第１検出用光源部１２Ａ〜第４検出用光源部１２Ｄは、互いに異な
る光軸を備えており、Ｚ軸方向の他方側Ｚ２のうち、互いに異なる位置に向けて検出光Ｌ
２（検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄ）を出射する。本形態において、第１検出用光源部１２Ａ〜第
４検出用光源部１２Ｄは各々、４角形の４つの角部分のうち、互いに異なる角部分に光軸
を向けている。より具体的には、第１検出用光源部１２Ａの光軸と第２検出用光源部１２
Ｂの光軸は、Ｘ軸方向で同一位置にあるが、Ｙ軸方向でずれており、第３検出用光源部１
２Ｃの光軸と第４検出用光源部１２Ｄの光軸は、Ｘ軸方向で同一位置にあるが、Ｙ軸方向
にずれている。また、第１検出用光源部１２Ａの光軸と第４検出用光源部１２Ｄの光軸は
、Ｙ軸方向で同一位置にあるが、Ｘ軸方向にずれており、第２検出用光源部１２Ｂの光軸
と第３検出用光源部１２Ｃの光軸は、Ｙ軸方向で同一位置にあるが、Ｘ軸方向にずれてい
る。
【００８３】
このようにして検出光Ｌ２が出射される出射空間によって、対象物体Ｏｂの位置が検出
される検出空間１０Ｒが構成されており、かかる検出空間１０Ｒにおいて対象物体Ｏｂで
反射した検出光Ｌ３が光検出器３０で受光される。
【００８４】
また、光源装置１１は、光検出器３０に発光部を向けた参照用光源１２Ｒも備えている
。参照用光源１２Ｒは、ＬＥＤ（発光ダイオード）等により構成され、参照用光源１２Ｒ
は、ピーク波長が８４０〜１０００ｎｍに位置する赤外光からなる参照光Ｌｒを発散光と
して放出する。但し、参照用光源１２Ｒから出射される参照光Ｌｒは、参照用光源１２Ｒ
の向きや、参照用光源１２Ｒに設けられる遮光カバー（図示せず）等によって、検出空間
１０Ｒを介さずに光検出器３０に入射するようになっている。光検出器３０は、検出空間
１０Ｒに受光部を向けたフォトダイオードやフォトトランジスター等からなり、本形態に
おいて、光検出器３０は赤外域に感度ピークを備えたフォトダイオードである。
【００８５】
図８および図９（ａ）に示すように、本形態において、第１検出用光源部１２Ａ〜第４
検出用光源部１２Ｄは、検出空間１０Ｒ（Ｚ軸方向）からみたとき、光検出器３０の中心
光軸の周りにこの順に配置されており、光検出器３０は、複数の検出用光源部１２より内
側に位置する。
【００８６】
本形態の光学式位置検出装置１０Ｂにおいて、複数の検出用光源部１２は各々、互いの
光軸が並行する複数の発光素子を備えており、本形態において、検出用光源部１２は、３
つの発光素子を備えている。より具体的には、第１検出用光源部１２Ａは、検出空間１０
ＲのＸＹ平面内における最も内側に中心光軸を向ける第１発光素子１２Ａ1と、第１発光
素子１２Ａ1よりも検出空間１０Ｒの外側に中心光軸を向ける第２発光素子１２Ａ2と、第
２発光素子１２Ａ2よりも検出空間１０Ｒの外側に中心光軸を向ける第３発光素子１２Ａ3
とを備えている。ここで、検出空間１０Ｒにおいて第１発光素子１２Ａ1〜第３発光素子
１２Ａ3の中心光軸が通る個所は、検出空間１０ＲのＸＹ平面内（視認面において同一直
線上に並んでいる。同様に、第２検出用光源部１２Ｂ〜第４検出用光源部１２Ｄは、検出
空間１０ＲのＸＹ平面内における最も内側に中心光軸を向ける第１発光素子１２Ｂ1〜１
２Ｄ1と、第１発光素子１２Ｂ1〜１２Ｄ1よりも検出空間１０Ｒの外側に中心光軸を向け
る第２発光素子１２Ｂ2〜１２Ｄ2と、第２発光素子１２Ｂ2〜１２Ｄ2よりも検出空間１０
Ｒの外側に中心光軸を向ける第３発光素子１２Ｂ3〜１２Ｄ3とを備えている。また、検出
空間１０Ｒにおいて第１発光素子１２Ｂ1〜第３発光素子１２Ｂ3の中心光軸が通る個所は
、ＸＹ平面内において同一直線上に並んでいる。検出空間１０Ｒにおいて第１発光素子１
２Ｃ1〜第３発光素子１２Ｃ3の中心光軸が通る個所は、ＸＹ平面内において同一直線上に
並んでいる。検出空間１０Ｒにおいて第１発光素子１２Ｄ1〜第３発光素子１２Ｄ3の中心
光軸が通る個所は、ＸＹ平面内において同一直線上に並んでいる。
【００８７】
第１発光素子１２Ａ1〜１２Ｄ1、第２発光素子１２Ａ2〜１２Ｄ2、および第３発光素子
１２Ａ3〜１２Ｄ3はいずれも、ＬＥＤ（発光ダイオード）等により構成され、ピーク波長
が８４０〜１０００ｎｍに位置する赤外光からなる検出光Ｌ２（検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄ）
を発散光として放出する。
【００８８】
なお、本形態でも、実施の形態１と同様、検出用光源部１２同士の差動、あるいは検出
用光源部１２と参照用光源１２Ｒとの差動により、２つの検出用光源部１２のうちの一方
の検出用光源部１２の中心光軸と対象物体Ｏｂとの距離と、他方の検出用光源部１２の中
心光軸と対象物体Ｏｂとの距離の比を求め、かかる比に基づいて、対象物体Ｏｂの位置を
検出する。かかる差動の際、第１発光素子１２Ａ1〜１２Ｄ1、第２発光素子１２Ａ2〜１
２Ｄ2、および第３発光素子１２Ａ3〜１２Ｄ3の一部あるいは全部が使用される。
【００８９】
（検出空間１０Ｒの切り換え）
本形態の光学式位置検出装置１０Ｂでも、実施の形態１と同様、第１検出用光源部１２
Ａは、第１発光素子１２Ａ1〜第３発光素子１２Ａ3を備えており、図３を参照して説明し
た光源駆動部１４は、第１検出用光源部１２Ａにおいて、第１発光素子１２Ａ1のみを点
灯させる第１モード、および第１発光素子１２Ａ1を含む複数の発光素子を点灯させる第
２モードを実行可能である。同様に、第２検出用光源部１２Ｂ〜第４検出用光源部１２Ｄ
は、第１発光素子１２Ｂ1、１２Ｃ1、１２Ｄ1〜第３発光素子１２Ｂ3、１２Ｃ3、１２Ｄ3
を備えており、図３を参照して説明した光源駆動部１４は、第１発光素子１２Ｂ1〜１２
Ｄ1のみを点灯させる第１モード、および第１発光素子１２Ｂ1〜１２Ｄ1を含む複数の発
光素子を点灯させる第２モードを実行可能である。
【００９０】
そこで、本形態では、対象物体Ｏｂが狭い範囲に存在することがわかっている場合には
、第１モードを行い、検出空間１０Ｒを狭い範囲に設定する一方、対象物体Ｏｂが広い範
囲に存在するような場合には、第２モードを行い、検出空間１０Ｒを拡張する。
【００９１】
より具体的には、例えば、第１検出用光源部１２Ａおよび第３検出用光源部１２Ｃにお
いて、対象物体Ｏｂが狭い範囲に存在することがわかっている場合、図９（ｂ）に示すよ
うに、光源駆動部１４は、第１発光素子１２Ａ1、１２Ｃ1のみを点灯させ、第１発光素子
１２Ａ1、１２Ｃ1から検出光Ｌ２ａ1（Ｌ２ａ）、Ｌ２ｃ1（Ｌ２ｃ）を出射させる（第１
モード）。この状態における検出空間１０Ｒ（検出空間１０Ｒ1）のＸ軸方向およびＹ軸
方向におけるサイズは、図８および図９に実線で示す大きさである。
【００９２】
次に、対象物体Ｏｂがやや広い範囲に存在する可能性がある場合、光源駆動部１４は、
第１発光素子１２Ａ1、１２Ｃ1および第２発光素子１２Ａ2、１２Ｃ2を点灯させる（第２
モード）。その結果、第１発光素子１２Ａ1、１２Ｃ1は検出光Ｌ２ａ1、Ｌ２ｃ1を出射し
、第２発光素子１２Ａ2、１２Ｃ2は検出光Ｌ２ａ2、Ｌ２ｃ2を出射する。かかる検出光Ｌ
２ａ1、Ｌ２ａ2は、連続した一体の検出光Ｌ２ａとして出射され、検出光Ｌ２ｃ1、Ｌ２
ｃ2は、連続した一体の検出光Ｌ２ｃとして出射される。この状態における検出空間１０
Ｒ（検出空間１０Ｒ2）のＸ軸方向およびＹ軸方向におけるサイズは、図８および図９に
一点鎖線で示す範囲まで拡張される。その際、光源駆動部１４は、第２発光素子１２Ａ2
、１２Ｃ2からの検出光Ｌ２の出射強度を第１発光素子１２Ａ1、１２Ｃ1からの検出光Ｌ
２の出射強度より大とする。このため、検出空間１０Ｒを拡張する前後において、検出空
間１０Ｒにおける光強度分布等に大きな変化が発生しない。
【００９３】
次に、対象物体Ｏｂがさらに広い範囲に存在する可能性がある場合、光源駆動部１４は
、第１発光素子１２Ａ1、１２Ｃ1、第２発光素子１２Ａ2、１２Ｃ2、および第３発光素子
１２Ａ3、１２Ｃ3を点灯させる（第２モード）。その結果、第１発光素子１２Ａ1、１２
Ｃ1は検出光Ｌ２ａ1、Ｌ２ｃ1を出射し、第２発光素子１２Ａ2、１２Ｃ2は検出光Ｌ２ａ2
、Ｌ２ｃ2を出射し、第３発光素子１２Ａ3、１２Ｃ3は検出光Ｌ２ａ3、Ｌ２ｃ3を出射す
る。かかる検出光Ｌ２ａ1、Ｌ２ａ2、Ｌ２ａ3は、連続した一体の検出光Ｌ２ａとして出
射され、検出光Ｌ２ｃ1、Ｌ２ｃ2、Ｌ２ｃ3は、連続した一体の検出光Ｌ２ｃとして出射
される。この状態における検出空間１０Ｒ（検出空間１０Ｒ3）のＸ軸方向およびＹ軸方
向におけるサイズは、図８および図９に二点鎖線で示す範囲まで拡張される。その際、光
源駆動部１４は、第２発光素子１２Ａ2、１２Ｃ2からの検出光Ｌ２の出射強度を第１発光
素子１２Ａ1、１２Ｃ1からの検出光Ｌ２の出射強度より大とし、第３発光素子１２Ａ3、
１２Ｃ3からの検出光Ｌ２の出射強度を第２発光素子１２Ａ2、１２Ｃ2からの検出光Ｌ２
の出射強度より大とする。このため、検出空間１０Ｒを拡張する前後において、検出空間
１０Ｒにおける光強度分布等に大きな変化が発生しない。
【００９４】
（Ｚ座標の検出）
本形態の光学式位置検出装置１０Ｂおいても、第１検出用光源部１２Ａ〜第４検出用光
源部１２Ｄが同時に点灯すると、Ｚ軸方向で強度が単調減少するＺ座標検出用光強度分布
が形成される。従って、参照用光源１２Ｒと、第１検出用光源部１２Ａ〜第４検出用光源
部１２Ｄの全てとを交互に点灯させたときの光検出器３０での検出値の差や比に基づいて
対象物体ＯｂのＺ座標を検出することができる。また、第１検出用光源部１２Ａ〜第４検
出用光源部１２Ｄを順次点灯させたときの光検出器３０での検出値の合計値と、参照用光
源１２Ｒを点灯させたときの光検出器３０での検出値の差や比に基づいて対象物体Ｏｂの
Ｚ座標を検出してもよい。
【００９５】
また、参照用光源１２Ｒと第１検出用光源部１２Ａ〜第４検出用光源部１２Ｄの全てと
を交互に点灯させたときに光検出器３０での検出値が等しくなったときの参照用光源１２
Ｒに対する駆動電流と第１検出用光源部１２Ａ〜第４検出用光源部１２Ｄに対する駆動電
流との差や比に基づいて対象物体ＯｂのＺ座標を検出することができる。また、第１検出
用光源部１２Ａ〜第４検出用光源部１２Ｄを順次、参照用光源１２Ｒと差動させたときの
駆動電流値の合計値と、参照用光源１２Ｒに対する駆動電流との差や比に基づいて対象物
体ＯｂのＺ座標を検出してもよい。
【００９６】
ここで、図９（ｂ）を参照して説明した第２モードでは、第１モードに比較してＺ座標
検出用光強度分布がＸ軸方向およびＹ軸方向に拡張される。
【００９７】
（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１０Ｂでは、光源駆動部１４は、複
数の検出用光源部１２を順次点灯させ、その間、光検出器３０は、対象物体Ｏｂで反射し
た検出光Ｌ３を受光する。従って、光検出器３０での検出結果を直接、あるいは光検出器
３０を介して２つの検出用光源部１２を差動させたときの駆動電流を用いれば、位置検出
部５０は、対象物体Ｏｂの位置を検出することができる。
【００９８】
ここで、第１検出用光源部１２Ａ〜第４検出用光源部１２Ｄは、第１発光素子１２Ａ1
、１２Ｂ1、１２Ｃ1、１２Ｄ1〜第３発光素子１２Ａ3、１２Ｂ3、１２Ｃ3、１２Ｄ3を備
えており、光源駆動部１４は、検出空間１０Ｒの最も内側に中心光軸を向ける第１発光素
子１２Ａ1〜１２Ｄ1のみを点灯させる第１モード、および第１発光素子１２Ａ1〜１２Ｄ1
を含む複数の発光素子を点灯させる第２モードを実行可能である。また、第１検出用光源
部１２Ａ〜第４検出用光源部１２Ｄの各々において、発光素子の中心光軸は並列しており
、第１発光素子１２Ａ1、１２Ｂ1、１２Ｃ1、１２Ｄ1、第２発光素子１２Ａ2、１２Ｂ2、
１２Ｃ2、１２Ｄ2、および第３発光素子１２Ａ3、１２Ｂ3、１２Ｃ3、１２Ｄ3は、この順
に検出空間１０Ｒの内側から外側に中心光軸を向けている。このため、対象物体Ｏｂの検
出空間１０Ｒを広く設定する場合には、点灯する発光素子の数を増やして出射空間を広げ
る一方、対象物体Ｏｂの検出空間１０Ｒを狭く設定する場合には、点灯する発光素子の数
を減らして出射空間を狭めることができる。従って、光源を点灯させる電力を無駄に消費
することがないので、消費電力の削減を図ることができる。特に本形態では、光源駆動部
１４は、複数の発光素子のうち、１つの発光素子を点灯させる第１モードを実行可能であ
るため、検出空間１０Ｒを最小限まで狭めることができるので、光源を点灯させるのに消
費する電力を大幅に削減することができる。また、検出光Ｌ２の出射空間（検出空間１０
Ｒ）が可変であるため、特定の狭い空間内の対象物体Ｏｂのみを検出することもできる。
【００９９】
また、本形態では、２つの検出用光源部１２での差動、あるいは検出用光源部１２と参
照用光源１２Ｒとの差動を利用しているため、環境光等の影響を自動的に補正することが
できる。さらに、検出光Ｌ２は赤外光であるため、視認されない。従って、本形態の光学
式位置検出装置１０Ｂを表示装置に適用した場合でも表示を妨げない等、光学式位置検出
装置１０Ｂを各種機器に用いることができる。
【０１００】
［実施の形態３］
（全体構成）
図１０は、本発明の実施の形態３に係る光学式位置検出装置の主要部を模式的に示す説
明図であり、図１０（ａ）、（ｂ）は、検出用光源部１２における発光素子の配置等を示
す説明図、および検出空間１０Ｒを切り換える様子を示す説明図である。なお、本形態の
基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符合を付して
それらの説明を省略する。
【０１０１】
図１０において、本形態の光学式位置検出装置１０Ｃは、板状部材４５等の一方面側に
おける対象物体Ｏｂの位置等を検出するセンサー装置等として利用される光学装置である
。本形態の光学式位置検出装置１０Ｃは、ＸＹ平面に沿う方向に検出光Ｌ２を出射する複
数の検出用光源部１２を備えた光源装置１１と、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１において対象物体
Ｏｂで反射した検出光Ｌ３を検出する光検出器３０とを備えている。なお、本形態の光学
式位置検出装置１０Ｃでも、図３を参照して説明した電気的構成を有しており、複数の検
出用光源部１２は、図３を参照して説明した光源駆動部１４によって駆動される。
【０１０２】
（検出用光源部１２等の詳細構成）
本形態において、光源装置１１は、複数の検出用光源部１２として、第１検出用光源部
１２Ａ〜第４検出用光源部１２Ｄを備えており、これらの検出用光源部１２はいずれも、
発光部をＸＹ平面に沿う方向に向けている。また、複数の検出用光源部１２には、検出光
Ｌ２の出射空間（検出空間１０Ｒ）を挟む両側で互いに逆向きの方向に検出光Ｌ２を出射
する検出用光源部が含まれている。より具体的には、第１検出用光源部１２Ａ、第２検出
用光源部１２Ｂ、第３検出用光源部１２Ｃおよび第４検出用光源部１２Ｄは各々、Ｚ軸方
向からみたとき、４角形の４つの角部分に配置されており、各々は対角位置に発光部を向
けている。このため、第１検出用光源部１２Ａの光軸と第３検出用光源部１２Ｃの光軸は
、互いに逆向きに延在し、第２検出用光源部１２Ｂの光軸と第４検出用光源部１２Ｄの光
軸は、互いに逆向きに延在している。また、第１検出用光源部１２Ａおよび第３検出用光
源部１２Ｃの光軸と、第２検出用光源部１２Ｂおよび第４検出用光源部１２Ｄの光軸は交
差する方向に延在している。従って、第１検出用光源部１２Ａ、第２検出用光源部１２Ｂ
、第３検出用光源部１２Ｃおよび第４検出用光源部１２Ｄは、互いに異なる光軸を備えて
いる。
【０１０３】
このようにして検出光Ｌ２が出射される出射空間によって、対象物体Ｏｂの位置が検出
される検出空間１０Ｒが構成されており、かかる検出空間１０Ｒにおいて対象物体Ｏｂで
反射した検出光Ｌ３が光検出器３０で受光される。
【０１０４】
また、光源装置１１は、光検出器３０に発光部を向けた参照用光源１２Ｒも備えている
。参照用光源１２Ｒは、ＬＥＤ（発光ダイオード）等により構成され、参照用光源１２Ｒ
は、ピーク波長が８４０〜１０００ｎｍに位置する赤外光からなる参照光Ｌｒを発散光と
して放出する。但し、参照用光源１２Ｒから出射される参照光Ｌｒは、参照用光源１２Ｒ
の向きや、参照用光源１２Ｒに設けられる遮光カバー（図示せず）等によって、検出空間
１０Ｒを介さずに光検出器３０に入射するようになっている。光検出器３０は、検出空間
１０Ｒに受光部を向けたフォトダイオードやフォトトランジスター等からなり、本形態に
おいて、光検出器３０は赤外域に感度ピークを備えたフォトダイオードである。
【０１０５】
本形態の光学式位置検出装置１０Ｃにおいて、複数の検出用光源部１２は各々、互いの
光軸が並行する複数の発光素子を備えており、本形態において、検出用光源部１２は、３
つの発光素子を備えている。より具体的には、第１検出用光源部１２Ａは、Ｚ軸方向にお
いて他方側Ｚ２から一方側Ｚ１に並ぶ第１発光素子１２Ａ1、第２発光素子１２Ａ2、およ
び第３発光素子１２Ａ3を備えている。従って、第１検出用光源部１２Ａは、検出空間１
０ＲのＺ軸方向の内側に中心光軸を向ける第１発光素子１２Ａ1と、第１発光素子１２Ａ1
よりも検出空間１０ＲのＺ軸方向の外側に中心光軸を向ける第２発光素子１２Ａ2と、第
２発光素子１２Ａ2よりも検出空間１０ＲのＺ軸方向の外側に中心光軸を向ける第３発光
素子１２Ａ3とを備えていることになる。第２検出用光源部１２Ｂ〜第４検出用光源部１
２Ｄも、第１検出用光源部１２Ａと同様、Ｚ軸方向において他方側Ｚ２から一方側Ｚ１に
並ぶ第１発光素子１２Ｂ1〜１２Ｄ1、第２発光素子１２Ｂ2〜１２Ｄ2、および第３発光素
子１２Ｂ3〜１２Ｄ3を備えている。
【０１０６】
第１発光素子１２Ａ1〜１２Ｄ1、第２発光素子１２Ａ2〜１２Ｄ2、および第３発光素子
１２Ａ3〜１２Ｄ3はいずれも、ＬＥＤ（発光ダイオード）等により構成され、ピーク波長
が８４０〜１０００ｎｍに位置する赤外光からなる検出光Ｌ２（検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄ）
を発散光として放出する。
【０１０７】
なお、本形態では、検出用光源部１２同士の差動、あるいは検出用光源部１２と参照用
光源１２Ｒとの差動により、対象物体ＯｂのＸ座標、Ｙ座標およびＺ座標を求める。
【０１０８】
また、第１検出用光源部１２Ａ〜第４検出用光源部１２Ｄが同時に点灯すると、Ｚ軸方
向で強度が単調減少するＺ座標検出用光強度分布が形成される。従って、参照用光源１２
Ｒと、第１検出用光源部１２Ａ〜第４検出用光源部１２Ｄの全てとを交互に点灯させたと
きの光検出器３０での検出値の差や比に基づいて対象物体ＯｂのＺ座標を検出することが
できる。また、第１検出用光源部１２Ａ〜第４検出用光源部１２Ｄを順次点灯させたとき
の光検出器３０での検出値の合計値と、参照用光源１２Ｒを点灯させたときの光検出器３
０での検出値の差や比に基づいて対象物体ＯｂのＺ座標を検出してもよい。
【０１０９】
また、参照用光源１２Ｒと第１検出用光源部１２Ａ〜第４検出用光源部１２Ｄの全てと
を交互に点灯させたときに光検出器３０での検出値が等しくなったときの参照用光源１２
Ｒに対する駆動電流と第１検出用光源部１２Ａ〜第４検出用光源部１２Ｄに対する駆動電
流との差や比に基づいて対象物体ＯｂのＺ座標を検出することができる。また、第１検出
用光源部１２Ａ〜第４検出用光源部１２Ｄを順次、参照用光源１２Ｒと差動させたときの
駆動電流値の合計値と、参照用光源１２Ｒに対する駆動電流との差や比に基づいて対象物
体ＯｂのＺ座標を検出してもよい。
【０１１０】
かかる差動の際、第１発光素子１２Ａ1〜１２Ｄ1、第２発光素子１２Ａ2〜１２Ｄ2、お
よび第３発光素子１２Ａ3〜１２Ｄ3の一部あるいは全部が使用される。
【０１１１】
（検出空間１０Ｒの切り換え）
本形態の光学式位置検出装置１０Ｃでも、実施の形態１と同様、第１検出用光源部１２
Ａは、第１発光素子１２Ａ1〜第３発光素子１２Ａ3を備えており、図３を参照して説明し
た光源駆動部１４は、第１検出用光源部１２Ａにおいて、第１発光素子１２Ａ1のみを点
灯させる第１モード、および第１発光素子１２Ａ1を含む複数の発光素子を点灯させる第
２モードを実行可能である。同様に、第２検出用光源部１２Ｂ〜第４検出用光源部１２Ｄ
は、第１発光素子１２Ｂ1、１２Ｃ1、１２Ｄ1〜第３発光素子１２Ｂ3、１２Ｃ3、１２Ｄ3
を備えており、図３を参照して説明した光源駆動部１４は、第１発光素子１２Ｂ1〜１２
Ｄ1のみを点灯させる第１モード、および第１発光素子１２Ｂ1〜１２Ｄ1を含む複数の発
光素子を点灯させる第２モードを実行可能である。
【０１１２】
そこで、本形態では、対象物体ＯｂがＺ軸方向の狭い範囲に存在することがわかってい
る場合には、第１モードを行い、検出空間１０Ｒを狭い範囲に設定する一方、対象物体Ｏ
ｂがＺ軸方向の広い範囲に存在するような場合には、第２モードを行い、検出空間１０Ｒ
を拡張する。
【０１１３】
より具体的には、例えば、第１検出用光源部１２Ａおよび第３検出用光源部１２Ｃにお
いて、対象物体ＯｂがＺ軸方向の狭い範囲に存在することがわかっている場合、図１０（
ｂ）に示すように、光源駆動部１４は、第１発光素子１２Ａ1、１２Ｃ1のみを点灯させ、
第１発光素子１２Ａ1、１２Ｃ1から検出光Ｌ２ａ1（Ｌ２ａ）、Ｌ２ｃ1（Ｌ２ｃ）を出射
させる（第１モード）。この状態における検出空間１０Ｒ（検出空間１０Ｒ1）のＺ軸方
向におけるサイズは、図１０（ｂ）に実線で示す大きさである。
【０１１４】
次に、対象物体ＯｂがＺ軸方向のやや広い範囲に存在する可能性がある場合、光源駆動
部１４は、第１発光素子１２Ａ1、１２Ｃ1および第２発光素子１２Ａ2、１２Ｃ2を点灯さ
せる（第２モード）。その結果、第１発光素子１２Ａ1、１２Ｃ1は検出光Ｌ２ａ1、Ｌ２
ｃ1を出射し、第２発光素子１２Ａ2、１２Ｃ2は検出光Ｌ２ａ2、Ｌ２ｃ2を出射する。か
かる検出光Ｌ２ａ1、Ｌ２ａ2は、連続した一体の検出光Ｌ２ａとして出射され、検出光Ｌ
２ｃ1、Ｌ２ｃ2は、連続した一体の検出光Ｌ２ｃとして出射される。この状態における検
出空間１０Ｒ（検出空間１０Ｒ2）のＺ軸方向におけるサイズは、図１０（ｂ）に一点鎖
線で示す範囲まで拡張される。
【０１１５】
次に、対象物体ＯｂがＺ軸方向のさらに広い範囲に存在する可能性がある場合、光源駆
動部１４は、第１発光素子１２Ａ1、１２Ｃ1、第２発光素子１２Ａ2、１２Ｃ2、および第
３発光素子１２Ａ3、１２Ｃ3を点灯させる（第２モード）。その結果、第１発光素子１２
Ａ1、１２Ｃ1は検出光Ｌ２ａ1、Ｌ２ｃ1を出射し、第２発光素子１２Ａ2、１２Ｃ2は検出
光Ｌ２ａ2、Ｌ２ｃ2を出射し、第３発光素子１２Ａ3、１２Ｃ3は検出光Ｌ２ａ3、Ｌ２ｃ3
を出射する。かかる検出光Ｌ２ａ1、Ｌ２ａ2、Ｌ２ａ3は、連続した一体の検出光Ｌ２ａ
として出射され、検出光Ｌ２ｃ1、Ｌ２ｃ2、Ｌ２ｃ3は、連続した一体の検出光Ｌ２ｃと
して出射される。この状態における検出空間１０Ｒ（検出空間１０Ｒ3）のＺ軸方向にお
けるサイズは、図１０（ｂ）に二点鎖線で示す範囲まで拡張される。
【０１１６】
（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１０Ｂでは、光源駆動部１４は、複
数の検出用光源部１２を順次点灯させ、その間、光検出器３０は、対象物体Ｏｂで反射し
た検出光Ｌ３を受光する。従って、光検出器３０での検出結果を直接、あるいは光検出器
３０を介して２つの検出用光源部１２を差動させたときの駆動電流を用いれば、位置検出
部５０は、対象物体Ｏｂの位置を検出することができる。
【０１１７】
ここで、第１検出用光源部１２Ａ〜第４検出用光源部１２Ｄは、第１発光素子１２Ａ1
、１２Ｂ1、１２Ｃ1、１２Ｄ1〜第３発光素子１２Ａ3、１２Ｂ3、１２Ｃ3、１２Ｄ3を備
えており、光源駆動部１４は、第１発光素子１２Ａ1〜１２Ｄ1のみを点灯させる第１モー
ド、および第１発光素子１２Ａ1〜１２Ｄ1を含む複数の発光素子を点灯させる第２モード
を実行可能である。また、第１検出用光源部１２Ａ〜第４検出用光源部１２Ｄの各々にお
いて、発光素子の中心光軸は並列している。このため、対象物体Ｏｂの検出空間１０Ｒを
広く設定する場合には、点灯する発光素子の数を増やして出射空間を広げる一方、対象物
体Ｏｂの検出空間１０Ｒを狭く設定する場合には、点灯する発光素子の数を減らして出射
空間を狭めることができる。従って、光源を点灯させる電力を無駄に消費することがない
ので、消費電力の削減を図ることができる。特に本形態では、光源駆動部１４は、複数の
発光素子のうち、１つの発光素子を点灯させる第１モードを実行可能であるため、検出空
間１０Ｒを最小限まで狭めることができるので、光源を点灯させるのに消費する電力を大
幅に削減することができる。また、検出光Ｌ２の出射空間（検出空間１０Ｒ）が可変であ
るため、特定の狭い空間内の対象物体Ｏｂのみを検出することもできる。
【０１１８】
また、本形態では、２つの検出用光源部１２での差動、あるいは検出用光源部１２と参
照用光源１２Ｒとの差動を利用しているため、環境光等の影響を自動的に補正することが
できる。さらに、検出光Ｌ２は赤外光であるため、視認されない。従って、本形態の光学
式位置検出装置１０Ｂを表示装置に適用した場合でも表示を妨げない等、光学式位置検出
装置１０Ｂを各種機器に用いることができる。
【０１１９】
［他の実施形態］
上記実施の形態において、第１モードでは、複数の発光素子のうちの１部の発光素子を
点灯させ、第２モードでは、第１モードで点灯する発光素子および第１モードとは別の発
光素子を同時に点灯させたが、第１モードでは、複数の発光素子のうちの１部の発光素子
を点灯させ、第２モードでは、第１モードで点灯した発光素子とは別の発光素子のみを点
灯させてもよい。このように構成した場合でも、発光素子の位置によって検出空間のサイ
ズを切り換えることができる。
【０１２０】
上記実施の形態では、検出用光源部１２の同士を差動させる際、複数の検出用光源部１
２のうちの１つと、他の１つとを交互に点灯させたが、複数の検出用光源部１２のうちの
２つと、他の２つを交互に点灯させてもよい。
【０１２１】
また、上記実施の形態では、検出用光源部１２と参照用光源１２Ｒとを差動させる際、
複数の検出用光源部１２のうちの１つと参照用光源１２Ｒとを交互に点灯させたが、複数
の検出用光源部１２のうちの２つと参照用光源１２Ｒとを交互に点灯させた後、別の２つ
と参照用光源１２Ｒとを交互に点灯させてもよい。
【０１２２】
［光学式位置検出装置１０の利用例］
図１１を参照して、本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置１０Ａを触覚セン
サー装置として用いたロボットハンド装置を説明する。図１１は、本発明の実施の形態１
に係る光学式位置検出装置１０Ａを触覚センサー装置としてハンド装置に備えたロボット
アームの説明図であり、図１１（ａ）、（ｂ）は、ロボットアーム全体の説明図、および
ハンド装置の説明図である。
【０１２３】
図１１（ａ）に示すロボットアーム２００は、数値制御工作機械等に対してワークや工
具の供給および取り出し等行う装置であり、基台２９０から直立する支柱２２０と、アー
ム２１０とを備えている。本形態において、アーム２１０は、支柱２２０の先端部に第１
関節２６０を介して連結された第１アーム部２３０と、第１アーム部２３０の先端部に第
２関節２７０を介して連結された第２アーム部２４０とを備えている。支柱２２０は、基
台２９０に対して垂直な軸線Ｈ１周りに回転可能であり、第１アーム部２３０は、支柱２
２０の先端部で第１関節２６０によって水平な軸線Ｈ２周りに回転可能であり、第２アー
ム部２４０は、第１アーム部２３０の先端部で第２関節２７０によって水平な軸線Ｈ３周
りに回転可能である。第２アーム部２４０の先端部にはハンド装置４００のハンド４５０
が連結されており、ハンド４５０は、第２アーム部２４０の軸線Ｈ４周りに回転可能であ
る。
【０１２４】
図１１（ｂ）に示すように、ハンド装置４００は、複数の把持爪４１０（把持具）を備
えたハンド４５０を有しており、ハンド４５０は、複数の把持爪４１０の根元を保持する
円盤状の把持爪保持体４２０を備えている。本形態において、ハンド４５０は、複数の把
持爪４１０として、第１把持爪４１０Ａおよび第２把持爪４１０Ｂを備えている。２つの
把持爪４１０はいずれも、矢印Ｈ４で示すように、互いに離間する方向および接近する方
向に移動可能である。
【０１２５】
このように構成したロボットアーム２００において、対象物体Ｏｂを把持する際には、
支柱２２０、第１アーム部２３０および第２アーム部２４０が所定方向に回転してハンド
４５０を対象物体Ｏｂ（ワーク）に接近させた後、２つの把持爪４１０が互いに接近する
方向に移動して対象物体Ｏｂを把持する。
【０１２６】
ここで、対象物体Ｏｂ（ワーク）を把持する際に対象物体Ｏｂに接する把持爪４１０の
内面は、上記の実施の形態で説明した光学式位置検出装置１０Ａの透光部材４０の第１面
４１からなる。従って、把持爪４１０が対象物体Ｏｂを把持する際、光学式位置検出装置
１０Ａは、対象物体Ｏｂと把持爪４１０との相対位置や位置を検出し、かかる検出結果は
、把持爪４１０の駆動制御部にフィードバックされる。それ故、把持爪４１０を対象物体
Ｏｂに高速で接近させることができ、ワーク把持動作の高速化を実現することができる。
【符号の説明】
【０１２７】
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ・・光学式位置検出装置、１０Ｒ・・検出空間（検出光の出射空
間）、１１・・光源装置、１２・・検出用光源部、１２Ａ・・第１検出用光源部、１２Ａ
1〜１２Ｄ1・・第１発光素子、１２Ａ2〜１２Ｄ2・・第２発光素子、１２Ａ3〜１２Ｄ3・
・第３発光素子、１２Ｂ・・第２検出用光源部、１２Ｃ・・第３検出用光源部、１２Ｄ・
・第４検出用光源部、１２Ｒ・・参照用光源、３０・・光検出器、５０・・位置検出部、
５２・・ＸＹ座標検出部、５３・・Ｚ座標検出部、Ｏｂ・・対象物体
【図３】
0005423542.tif 000002
【図４】
0005423542.tif 000003
【図５】
0005423542.tif 000004
【図６】
0005423542.tif 000005
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
0005423542.tif 000009
【図１１】
0005423542.tif 000010
【図１】
0005423542.tif 000011
【図２】
0005423542.tif 000012