(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ−Ｙ平面に沿って設定される検出エリアに照射光を出射する光出射部と、
前記検出エリアにおいて前記照射光が対象物に反射したことによる反射光を受光する受光部と、
前記受光部の受光結果に基づいて、前記対象物の位置情報を検出する検出部とを含み、
前記受光部は、第１の受光ユニット〜第ｎ（ｎは２以上の整数）の受光ユニットを有し、
前記第１の受光ユニット〜前記第ｎの受光ユニットは、前記Ｘ−Ｙ平面に直交するＺ方向に沿って配置され、前記Ｚ軸での前記対象物のＺ座標位置に応じて、前記対象物の前記位置情報の検出精度を異ならせることを特徴とする光学式位置検出装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記検出部は、
前記対象物の前記Ｚ座標位置に応じて、前記対象物の座標検出周期を変化させることを特徴とする光学式位置検出装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記検出部は、
前記検出エリアを設定する対象面からの前記対象物の距離が短いほど、前記座標検出周期を短くすることを特徴とする光学式位置検出装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記光出射部は、前記対象物の前記Ｚ座標位置に応じて、前記照射光の強度を変化させることを特徴とする光学式位置検出装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記光出射部は、前記検出エリアを設定する対象面からの前記対象物の距離が長いほど、前記照射光の強度を弱くすることを特徴とする光学式位置検出装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかにおいて、
前記第１の受光ユニット〜前記第ｎの受光ユニットの第１の検出エリア〜第ｎの検出エリアは、前記検出エリアを設定する対象面からの距離が長いほど、広く設定されることを特徴とする光学式位置検出装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかにおいて、
前記検出部は、前記第１の受光ユニット〜前記第ｎの受光ユニットからの受光検出信号を増幅する第１の増幅部〜第ｎの増幅部を含み、
前記Ｚ座標位置に応じて前記第１の増幅部〜前記第ｎの増幅部の増幅率が設定されていることを特徴とする光学式位置検出装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかにおいて、
前記第１の受光ユニット〜前記第ｎの受光ユニットは、前記Ｘ−Ｙ平面に交差する方向の入射光を制限する入射光制限部を有し、
前記検出エリアを設定する対象面からの距離が短いほど、前記入射光の制限の度合いが強く設定されることを特徴とする光学式位置検出装置。
【請求項９】
請求項８において、
前記入射光制限部は、スリットであり、
前記検出エリアを設定する対象面からの距離が短いほど、前記スリットの幅が狭いことを特徴とする光学式位置検出装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかにおいて、
前記光出射部は、前記検出エリアでの位置に応じて強度分布が異なる前記照射光を出射することを特徴とする光学式位置検出装置。
【請求項１１】
Ｘ−Ｙ平面に沿って設定される検出エリアに照射光を出射する光出射部と、
前記検出エリアにおいて前記照射光が対象物に反射したことによる反射光を受光する受光部と、
前記受光部の受光結果に基づいて、前記対象物の位置情報を検出する検出部とを含み、
前記受光部は、Ｚ方向に沿って配置される第１の受光ユニット〜第ｎ（ｎは２以上の整数）の受光ユニットを有し、
前記第１の受光ユニット〜前記第ｎの受光ユニットのうち少なくとも２つの受光ユニットでは、前記検出エリア側に設けられるスリットの幅が異なることを特徴とする光学式位置検出装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれかに記載の光学式位置検出装置を含むことを特徴とする電子機器。
【請求項１３】
請求項１乃至１１のいずれかに記載の光学式位置検出装置を含むことを特徴とする表示装置。
【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、電子機器及び表示装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話、パーソナルコンピューター、カーナビゲーション装置、券売機、銀行の端末などの電子機器では、近年、表示部の前面にタッチパネルが配置された位置検出機能付きの表示装置が用いられる。この表示装置によれば、ユーザは、表示部に表示された画像を参照しながら、表示画像のアイコン等をポインティングしたり、情報を入力することが可能になる。このようなタッチパネルによる位置検出方式としては、例えば抵抗膜方式や静電容量方式などが知られている。
【０００３】
一方、投写型表示装置（プロジェクター）やデジタルサイネージ用の表示装置では、携帯電話やパーソナルコンピューターの表示装置に比べて、その表示エリアが広い。従って、これらの表示装置において、上述の抵抗膜方式や静電容量方式のタッチパネルを用いて位置検出を実現することは難しい。
【０００４】
投写型表示装置用の位置検出装置の従来技術としては、例えば特許文献１に開示される技術が知られている。しかしながら、この位置検出装置では、検出エリアが広範囲になると消費電力が大きくなるなどの問題がある。
【０００５】
また位置検出装置の消費電力を低減する手法としては、例えば特許文献２に開示される手法が知られている。しかしながら、この手法は、対象物が検出されない場合に検出休止時間を増加させて低消費電力化を図るものであって、対象物の位置に応じた効率的な位置検出を行うことは難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１４２６４３号公報
【特許文献２】特開２００１−８２９２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の幾つかの態様によれば、対象物の位置に応じて効率良く位置検出ができる光学式位置検出装置、電子機器及び表示装置等を提供できる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、Ｘ−Ｙ平面に沿って設定される検出エリアに照射光を出射する光出射部と、前記検出エリアにおいて前記照射光が対象物に反射したことによる反射光を受光する受光部と、前記受光部の受光結果に基づいて、前記対象物の位置情報を検出する検出部とを含み、前記Ｘ−Ｙ平面に直交するＺ軸での前記対象物のＺ座標位置に応じて、前記対象物の前記位置情報の検出精度を異ならせる光学式位置検出装置に関係する。
【０００９】
本発明の一態様によれば、対象物のＺ座標位置に応じて位置情報の検出精度を異ならせることができるから、例えば高い検出精度が要求されない検出エリアに対象物が存在する場合などには、検出精度を低くすることなどができる。その結果、対象物のＺ座標位置に応じて効率の良い光学式位置検出装置を実現することが可能になる。
【００１０】
また本発明の一態様では、前記検出部は、対象物のＺ座標位置に応じて、対象物の座標検出周期を変化させてもよい。
【００１１】
このようにすれば、対象物のＺ座標位置に応じて座標検出周期を短く設定することで、位置情報の検出精度を高めたり応答速度を速くしたりすることができる。また対象物のＺ座標位置に応じて座標検出周期を長く設定することで、位置情報の検出精度を低めたり応答速度を遅くしたりすることができる。その結果、対象物のＺ座標位置に応じて検出精度や応答速度を設定することなどが可能になるから、検出効率の良い位置検出などが可能になる。また座標検出周期を長く設定することで、消費電力を低減することができるから、電力効率の良い位置検出などが可能になる。
【００１２】
また本発明の一態様では、前記検出部は、前記検出エリアを設定する対象面からの前記対象物の距離が短いほど、前記座標検出周期を短くしてもよい。
【００１３】
このようにすれば、検出エリアを設定する対象面からの対象物の距離が短いほど、高い検出精度や速い応答速度で、対象物の位置情報を検出することが可能になる。
【００１４】
また本発明の一態様では、前記光出射部は、前記対象物の前記Ｚ座標位置に応じて、前記照射光の強度を変化させてもよい。
【００１５】
このようにすれば、対象物のＺ座標位置に応じて、照射光の強度を変化させることで、位置情報の検出精度を異ならせたり、消費電力を異ならせたりすることができる。その結果、対象物のＺ座標位置に応じて、検出効率や電力効率の良い位置検出などが可能になる。
【００１６】
また本発明の一態様では、前記光出射部は、前記検出エリアを設定する対象面からの前記対象物の距離が長いほど、前記照射光の強度を弱くしてもよい。
【００１７】
このようにすれば、検出エリアを設定する対象面からの対象物の距離が長いほど照射光の強度を弱くすることで、位置情報の検出精度を低くしたり、消費電力を低減したりすることができる。
【００１８】
また本発明の一態様では、前記受光部は、第１の受光ユニット〜第ｎ（ｎは２以上の整数）の受光ユニットを有し、前記第１の受光ユニット〜前記第ｎの受光ユニットは、Ｚ方向に沿って配置されてもよい。
【００１９】
このようにすれば、第１〜第ｎの受光ユニットのそれぞれに対応する検出エリアをＺ方向に沿って設定することができる。
【００２０】
また本発明の一態様では、前記第１の受光ユニット〜前記第ｎの受光ユニットの第１の検出エリア〜第ｎの検出エリアは、前記検出エリアを設定する対象面からの距離が長いほど、広く設定されてもよい。
【００２１】
このようにすれば、検出エリアを設定する対象面からの距離に応じて、位置情報の検出精度を異ならせることができるから、検出効率の良い位置検出などが可能になる。
【００２２】
また本発明の一態様では、前記検出部は、前記第１の受光ユニット〜前記第ｎの受光ユニットからの受光検出信号を増幅する第１の増幅部〜第ｎの増幅部を含み、Ｚ座標位置に応じて前記第１の増幅部〜前記第ｎの増幅部の増幅率が設定されていてもよい。
【００２３】
このようにすれば、例えば対象物のＺ座標位置に応じて反射光の強度が異なる場合に、反射光の強度に応じた増幅率に設定することができる。その結果、対象物のＺ座標位置に応じた効率の良い位置検出などが可能になる。
【００２４】
また本発明の一態様では、前記第１の受光ユニット〜前記第ｎの受光ユニットは、前記Ｘ−Ｙ平面に交差する方向の入射光を制限する入射光制限部を有し、前記検出エリアを設定する対象面からの距離が短いほど、前記入射光の制限の度合いが強く設定されてもよい。
【００２５】
このようにすれば、検出エリアを設定する対象面からの距離が短いほど、検出エリアを狭く設定することができる。
【００２６】
また本発明の一態様では、前記入射光制限部は、スリットであり、前記検出エリアを設定する対象面からの距離が短いほど、前記スリットの幅が狭くてもよい。
【００２７】
このようにすれば、検出エリアを設定する対象面からの距離が短いほど、入射光の制限の度合いが強く設定されるから、検出エリアを狭く設定することができる。
【００２８】
また本発明の一態様では、前記光出射部は、前記検出エリアでの位置に応じて強度分布が異なる前記照射光を出射してもよい。
【００２９】
このようにすれば、対象物の位置に応じて反射光の強度が異なるから、受光部の受光結果に基づいて、対象物の位置情報を検出することができる。
【００３０】
本発明の他の態様は、Ｘ−Ｙ平面に沿って設定される検出エリアに照射光を出射する光出射部と、前記検出エリアにおいて前記照射光が対象物に反射したことによる反射光を受光する受光部と、前記受光部の受光結果に基づいて、前記対象物の位置情報を検出する検出部とを含み、前記受光部は、Ｚ方向に沿って配置される第１の受光ユニット〜第ｎ（ｎは２以上の整数）の受光ユニットを有し、前記第１の受光ユニット〜前記第ｎの受光ユニットのうち少なくとも２つの受光ユニットでは、前記検出エリア側に設けられるスリットの幅が異なる光学式位置検出装置に関係する。
【００３１】
本発明の他の態様によれば、第１〜第ｎの受光ユニットのそれぞれに対応する検出エリアをＺ方向に沿って設定し、設定された検出エリアのうち少なくとも２つの検出エリアの広さを異ならせることができる。その結果、対象物のＺ座標位置に応じて位置情報の検出精度を異ならせることができるから、検出効率の良い位置検出などが可能になる。
【００３２】
本発明の他の態様は、Ｘ−Ｙ平面に沿って設定される検出エリアに照射光を出射する光出射部と、前記検出エリアにおいて前記照射光が対象物に反射したことによる反射光を受光する受光部と、前記受光部の受光結果に基づいて、前記対象物の位置情報を検出する検出部とを含み、前記光出射部は、前記検出エリアを設定する対象面からの距離に応じて前記照射光の強度を変化させる光学式位置検出装置に関係する。
【００３３】
本発明の他の態様によれば、検出エリアを設定する対象面からの距離に応じて、位置情報の検出精度や消費電力を異ならせることができる。その結果、対象物の位置に応じて検出効率や電力効率の良い位置検出などが可能になる。
【００３４】
本発明の他の態様は、上記いずれかに記載の光学式位置検出装置を含む電子機器及び表示装置に関係する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１（Ａ）、図１（Ｂ）は、本実施形態の光学式位置検出装置等の基本的な構成例。
【図２】受光部の構成例及び検出エリアの設定例。
【図３】図３（Ａ）、図３（Ｂ）は、入射光制限部を有する受光ユニットの構成例。
【図４】位置検出動作のタイミングチャートの一例。
【図５】位置検出制御のフローの一例。
【図６】位置検出動作のタイミングチャートの別の例。
【図７】位置検出制御のフローの別の例。
【図８】検出部、駆動回路等の具体的な構成例。
【図９】光出射部の詳細な構成例。
【図１０】図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）は、位置検出の手法を説明する図。
【図１１】光出射部の変形例。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００３７】
１．光学式位置検出装置等の基本的な構成
図１（Ａ）、図１（Ｂ）に、本実施形態の光学式位置検出装置及びこれを用いた電子機器や表示装置の基本的な構成例を示す。図１（Ａ）、図１（Ｂ）は、本実施形態の光学式位置検出装置を、液晶プロジェクター或いはデジタル・マイクロミラー・デバイスと呼ばれる投射型表示装置（プロジェクター）に適用した場合の例である。図１（Ａ）、図１（Ｂ）では、互いに交差する軸をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸（広義には第１、第２、第３の座標軸）としている。具体的には、Ｘ軸方向を横方向とし、Ｙ軸方向を縦方向とし、Ｚ軸方向を奥行き方向としている。
【００３８】
本実施形態の光学式位置検出装置は、光出射部ＥＵ、受光部ＲＵ、検出部５０を含む。また、さらに制御部６０を含んでもよい。また本実施形態の表示装置（電子機器）は、光学式位置検出装置とスクリーン２０（広義には検出エリアを設定する対象面）を含む。さらに表示装置（電子機器）は、画像投射装置１０（広義には画像生成装置）を含むことができる。なお、本実施形態の光学式位置検出装置、電子機器及び表示装置は図１（Ａ）、図１（Ｂ）の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素に置き換えたり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
【００３９】
画像投射装置１０は、筺体の前面側に設けられた投射レンズからスクリーン２０に向けて画像表示光を拡大投射する。具体的には画像投射装置１０は、カラー画像の表示光を生成して、投射レンズを介してスクリーン２０に向けて出射する。これによりスクリーン２０の表示エリアＡＲＤにカラー画像が表示されるようになる。
【００４０】
本実施形態の光学式位置検出装置は、図１（Ｂ）に示すようにスクリーン２０の前方側（Ｚ軸方向側）に設定された検出エリアＲＤＥＴにおいて、ユーザの指やタッチペンなどの対象物を光学的に検出する。このために光学式位置検出装置の光出射部ＥＵは、検出エリアＲＤＥＴに対象物を検出するための照射光ＬＴを出射する。具体的には、光出射部ＥＵは、検出エリアＲＤＥＴでの位置に応じて強度分布が異なる照射光ＬＴを出射する。なお検出エリアＲＤＥＴは、スクリーン２０（検出エリアを設定する対象面）のＺ方向側（ユーザ側）において、Ｘ−Ｙ平面に沿って設定される領域である。
【００４１】
光出射部ＥＵは、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光素子により構成される２つの光源部ＬＳ１、ＬＳ２（図示せず）を含む。この光源部は例えば赤外光（可視光領域に近い近赤外線）の光源光を放出する。即ち、光源部ＬＳ１が発光する光源光は、ユーザの指やタッチペン等の対象物により効率的に反射される波長帯域の光や、外乱光となる環境光にあまり含まれない波長帯域の光であることが望ましい。具体的には、人体の表面での反射率が高い波長帯域の光である８５０ｎｍ付近の波長の赤外光や、環境光にあまり含まれない波長帯域の光である９５０ｎｍ付近の赤外光などである。なお、光出射部ＥＵの具体的な構成については、後述する。
【００４２】
受光部ＲＵは、検出エリアＲＤＥＴにおいて照射光ＬＴが対象物ＯＢより反射した反射光ＬＲを受光する。具体的には、受光部ＲＵは、光出射部ＥＵからの照射光ＬＴが対象物ＯＢに反射されることによる反射光ＬＲを受光する。この受光部ＲＵは、例えばフォトダイオードやフォトトランジスターなどの受光素子により実現できる。この受光部ＲＵには検出部５０が例えば電気的に接続されている。
【００４３】
検出部５０は、受光部ＲＵでの受光結果に基づいて、対象物ＯＢの位置情報を検出する。この検出部５０の機能は、アナログ回路等を有する集積回路装置や、マイクロコンピューター上で動作するソフトウェア（プログラム）などにより実現できる。例えば検出部５０は、受光部ＲＵの受光素子が対象物ＯＢからの反射光ＬＲを受光することで発生した検出電流を、検出電圧に変換し、受光結果である検出電圧に基づいて、対象物ＯＢが位置する方向等を検出する。具体的には検出部５０は、受光部ＲＵでの受光結果（受光信号）に基づいて、対象物ＯＢまでの距離（光出射部ＥＵの配置位置からの距離）を検出する。そして検出された距離と、検出された対象物ＯＢの方向（存在方向）とに基づいて、対象物の位置を検出する。より具体的には、検出エリアＲＤＥＴのＸ−Ｙ平面でのＸ、Ｙ座標を検出する。
【００４４】
なお、Ｘ軸方向に沿って所与の距離だけ離れた第１、第２の光出射部を設けるようにしてもよい。この場合には、第１の光出射部からの第１の照射光が対象物に反射されることによる第１の反射光の受光結果に基づいて、第１の光出射部に対する対象物の方向を第１の方向として検出する。また第２の光出射部からの第２の照射光が対象物に反射されることによる第２の反射光の受光結果に基づいて、第２の光出射部に対する対象物の方向を第２の方向として検出する。そして検出された第１、第２の方向と、第１、第２の光出射部間の距離とに基づいて、対象物の位置を検出すればよい。
【００４５】
本実施形態の光学式位置検出装置では、Ｘ−Ｙ平面に直交するＺ軸での対象物ＯＢのＺ座標位置に応じて、対象物ＯＢの位置情報の検出精度を異ならせる。具体的には、検出部５０は、対象物ＯＢのＺ座標位置に応じて、対象物ＯＢの座標検出周期を変化させることで、位置情報の検出精度を異ならせる。より具体的には、検出エリアを設定する対象面（例えばスクリーン）２０からの対象物ＯＢの距離が短いほど、座標検出周期を短くする。こうすることで、対象面２０からの対象物ＯＢの距離が短いほど、すなわち対象物ＯＢが対象面２０に近いほど対象物ＯＢの位置検出精度を高くすることができる。逆に、対象物ＯＢが対象面２０から遠いほど対象物ＯＢの位置検出精度を低くすることができる。
【００４６】
例えばスクリーン（対象面）２０に近い検出エリアでは、スクリーンに表示された画像等のある箇所を指し示したり、或いは手書き文字等により表示装置（電子機器）に情報を入力するなどの操作が行われる。このような素早い手又は指の動きを正確に検出するために、スクリーンに近い検出エリアでは、高い位置検出精度と速い応答速度が要求される。一方、スクリーンから離れた検出エリアでは、対象物（例えば人体）の位置の概略等が検出されればよいから、位置検出精度を低くし、また応答速度を遅くしてもよい。
【００４７】
また本実施形態の光学式位置検出装置では、光出射部ＥＵが、対象物ＯＢのＺ座標位置に応じて照射光ＬＴの強度を変化させることで、対象物ＯＢの位置情報の検出精度を異ならせることができる。具体的には、対象物ＯＢが対象面（スクリーン）２０からの対象物ＯＢの距離が長いほど、照射光ＬＴの強度を弱くすることができる。こうすることで、対象面（スクリーン）２０から遠くにある対象物に対しては、照射光の強度を弱くすることができるから、位置検出精度を落として、消費電力を低減することが可能になる。
【００４８】
制御部６０は、光学式位置検出装置の各種の制御処理を行う。具体的には光出射部ＥＵが有する光源部の発光制御などを行う。この制御部６０は、光出射部ＥＵ、検出部５０に電気的に接続されている。制御部６０の機能は、集積回路装置やマイクロコンピューター上で動作するソフトウェアなどにより実現できる。例えば制御部６０は、対象物ＯＢのＺ座標位置に応じて、対象物ＯＢの座標検出周期を変化させる制御や照射光の強度を変化させる制御を行う。
【００４９】
また例えば制御部６０は、光出射部ＥＵが第１、第２の光源部を含む場合に、これらの第１、第２の光源部を交互に発光させる制御を行う。また、前述のように第１、第２の光出射部が設けられる場合には、第１の光出射部に対する対象物の方向を求める第１の期間において、第１の光出射部に設けられる第１、第２の光源部を交互に発光させる制御を行う。また第２の光出射部に対する対象物の方向を求める第２の期間において、第２の光出射部に設けられる第３、第４の光源部を交互に発光させる制御を行う。
【００５０】
以上説明したように、本実施形態の光学式位置検出装置によれば、スクリーン等からの距離に応じて位置検出精度を異ならせることができる。またスクリーン等からの距離に応じて、座標検出周期を変化させたり、照射光の強度を変化させることができるから、高い位置検出精度が要求されない場合には、検出精度を落として消費電力を低減することができる。その結果、必要とされる位置検出精度を維持しながら、低消費電力の光学式位置検出装置を実現することが可能になる。
【００５１】
なお本実施形態の光学式位置検出装置は、図１（Ａ）に示す投射型表示装置には限定されず、各種の電子機器に搭載される様々な表示装置に適用できる。また本実施形態の光学式位置検出装置を適用できる電子機器としては、携帯電話、パーソナルコンピューター、カーナビゲーション装置、券売機、或いは銀行の端末などの様々な機器を想定できる。この電子機器は、例えば画像を表示する表示部（表示装置）や、情報を入力するための入力部や、入力された情報等に基づいて各種の処理を行う処理部などを含むことができる。
【００５２】
２．受光部及び検出エリア
図２に本実施形態の光学式位置検出装置の受光部ＲＵの構成例及び検出エリアＲＤＥＴの設定例を示す。本実施形態の光学式位置検出装置の受光部ＲＵは、第１〜第ｎ（ｎは２以上の整数）の受光ユニットＰＤ１〜ＰＤｎを含む。なお、本実施形態の受光部ＲＵは、図２の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素に置き換えたり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。例えば、図２の構成では第１〜第３の受光ユニットＰＤ１〜ＰＤ３を示してあるが、４つ以上の受光ユニットを含む構成としてもよい。
【００５３】
第１〜第ｎの受光ユニットＰＤ１〜ＰＤｎは、Ｚ方向に沿って配置され、例えばフォトダイオードやフォトトランジスターなどの受光素子により実現できる。そして第１〜第ｎの受光ユニットＰＤ１〜ＰＤｎに対応して、第１〜第ｎの検出エリアＲＤＥＴ１〜ＲＤＥＴｎが設定される。
【００５４】
具体的には、例えば図２のＡ１に示すように、対象物ＯＢが第１の検出エリアＲＤＥＴ１に存在する場合には、光出射部ＥＵからの照射光ＬＴが対象物ＯＢにより反射され、その反射光ＬＲを第１の受光ユニットＰＤ１が受光する。また図２のＡ２に示すように、対象物ＯＢが第２の検出エリアＲＤＥＴ２に存在する場合には、第２の受光ユニットＰＤ２が対象物ＯＢからの反射光ＬＲを受光する。また図２のＡ３に示すように、対象物ＯＢが第３の検出エリアＲＤＥＴ３に存在する場合には、第３の受光ユニットＰＤ３が対象物ＯＢからの反射光ＬＲを受光する。
【００５５】
なお、４つ以上の受光ユニットが設けられる構成であっても、上記と同様である。すなわち対象物ＯＢが第ｉ（ｉは１≦ｉ≦ｎである整数）の検出エリアＲＤＥＴｉに存在する場合には、光出射部ＥＵからの照射光ＬＴが対象物ＯＢにより反射され、その反射光ＬＲを第ｉの受光ユニットＰＤｉが受光する。
【００５６】
第１〜第ｎの受光ユニットＰＤ１〜ＰＤｎの第１〜第ｎの検出エリアＲＤＥＴ１〜ＲＤＥＴｎは、対象面（例えばスクリーン）２０からの距離が長いほど、広く設定される。具体的には、例えば図２に示すように、対象面（スクリーン）２０上のある点ＰＡからＺ方向に沿って、各検出エリアの広がり（Ｚ方向の広がり）を定義することができる。すなわち、第１の検出エリアＲＤＥＴ１はＺ方向に長さＺＡの奥行き（広がり）を有する領域であり、第２の検出エリアＲＤＥＴ２はＺ方向に長さＺＢの奥行き（広がり）を有する領域であり、第３の検出エリアＲＤＥＴ３はＺ方向に長さＺＣの奥行き（広がり）を有する領域である。このように定義した場合に、ＺＡ＜ＺＢ＜ＺＣであるように検出エリアＲＤＥＴ１〜ＲＤＥＴ３が設定される。
【００５７】
第１〜第ｎの受光ユニットＰＤ１〜ＰＤｎは、Ｘ−Ｙ平面に交差する方向の入射光を制限する入射光制限部ＬＭＴを有し、対象面（スクリーン）２０からの距離が短いほど、入射光の制限の度合いが強く設定される。具体的には、例えば図２に示すように、第１〜第３の受光ユニットＰＤ１〜ＰＤ３は入射光制限部ＬＭＴ１〜ＬＭＴ３を有し、ＰＤ１に入射する入射光はＬＭＴ１により最も強く制限され、ＰＤ３に入射する入射光はＬＭＴ３により最も弱く制限される。その結果、上述したように、対象面（例えばスクリーン）２０からの距離が長いほど、検出エリアは広く設定される。
【００５８】
図３（Ａ）、図３（Ｂ）に、入射光制限部ＬＭＴを有する受光ユニットの構成例を示す。図３（Ａ）に示すように、受光素子ＰＨＤの前面に入射光制限部ＬＭＴを設けて、入射する入射光を制限する。具体的には、入射光制限部ＬＭＴは、スリットＳＬＴであり、対象面（スクリーン）２０からの距離が短いほど、スリットＳＬＴの幅が狭い。具体的には、例えば図２のＰＤ１〜ＰＤ３では、ＰＤ１のスリット幅をＷＡ、ＰＤ２のスリット幅をＷＢ、ＰＤ３のスリット幅をＷＣとした場合に、ＷＡ＜ＷＢ＜ＷＣである。こうすることで、対象面（スクリーン）２０からの距離が長いほど、受光ユニットに入射する入射光のＺ方向の角度の範囲を広くすることができる。その結果、上述したように、対象面（例えばスクリーン）２０からの距離が長いほど、検出エリアは広く設定される。
【００５９】
図３（Ｂ）は、スリットＳＬＴを有する受光ユニットの上から見た平面図である。例えばアルミニウム等の筐体（ケース）１００内に配線基板ＰＷＢが設けられ、この配線基板ＰＷＢ上に受光素子ＰＨＤが実装される。
【００６０】
以上説明したように、本実施形態の光学式位置検出装置によれば、Ｚ方向に沿って配置される複数の受光ユニットを設け、さらに各受光ユニットに入射される入射光を制限することにより、各受光ユニットにそれぞれ対応してＺ方向に沿って配置される複数の検出エリアを設定することができる。さらに対象面（スクリーンなど）からの距離が長いほど、入射光の制限の度合いを弱く設定する（検出エリアを広く設定する）ことができる。
【００６１】
３．位置検出動作
図４は、本実施形態の光学式位置検出装置の構成例（図２）における位置検出動作のタイミングチャートの一例である。図４のタイミングチャートでは、光出射部ＥＵの光源部（例えばＬＥＤなど）ＬＳ１、ＬＳ２を駆動する駆動信号ＳＤＥ１、ＳＤＥ２及び第１〜第３の受光ユニットＰＤ１〜ＰＤ３からの各受光検出信号の取り込みを制御する検出制御信号ＳＤＲ１〜ＳＤＲ３を示す。駆動信号ＳＤＥ１、ＳＤＥ２及び検出制御信号ＳＤＲ１〜ＳＤＲ３は、制御部６０により生成される。
【００６２】
本実施形態の光学式位置検出装置によれば、対象物のＺ座標位置に応じて、対象物の座標検出周期を変化させることができる。具体的には、対象面（例えばスクリーンなど）２０からの対象物の距離が短いほど、座標検出周期を短くすることができる。
【００６３】
例えば図４に示す第１の期間ＴＡ１では、第３の検出エリアＲＤＥＴ３に存在する対象物を検出する（図２のＡ３場合）。この場合には、光源部ＬＳ１、ＬＳ２は共に座標検出周期ＴＤ３で交互に駆動（点灯）され、対象物ＯＢからの反射光を第３の受光ユニットＰＤ３が受光し、その受光検出信号を座標検出周期ＴＤ３の１／２の周期で検出部５０が取り込む。具体的には、例えば図４のＢ１に示す駆動信号により光源部ＬＳ１が駆動（点灯）され、光源部ＬＳ１からの照射光が対象物ＯＢにより反射され、その反射光が第３の受光ユニットＰＤ３により受光され、図４のＢ２に示す検出制御信号により受光検出信号が取り込まれる。次に図４のＢ３に示す駆動信号により光源部ＬＳ２が駆動（点灯）され、光源部ＬＳ２からの照射光が対象物ＯＢにより反射され、その反射光が第３の受光ユニットＰＤ３により受光され、図４のＢ４に示す検出制御信号により受光検出信号が取り込まれる。このようにして、光源部ＬＳ１、ＬＳ２が交互に点灯され、それに同期して受光検出信号が交互に取り込まれる。なお、このようにして得られた受光検出信号に基づいて対象物の位置情報を取得する方法については、後述する。
【００６４】
第２の期間ＴＡ２では、第２の検出エリアＲＤＥＴ２に存在する対象物を検出する（図２のＡ２の場合）。この場合には、光源部ＬＳ１、ＬＳ２は共に座標検出周期ＴＤ２（ＴＤ２＜ＴＤ３）で交互に駆動（点灯）され、対象物ＯＢからの反射光を第２の受光ユニットＰＤ２が受光し、その受光検出信号を座標検出周期ＴＤ２の１／２の周期で交互に取り込む。また、第３の期間ＴＡ３では、第１の検出エリアＲＤＥＴ１に存在する対象物を検出する（図２のＡ１の場合）。この場合には、光源部ＬＳ１、ＬＳ２は共に座標検出周期ＴＤ１（ＴＤ１＜ＴＤ２）で交互に駆動（点灯）され、対象物ＯＢからの反射光を第１の受光ユニットＰＤ１が受光し、その受光検出信号を座標検出周期ＴＤ１の１／２の周期で交互に取り込む。
【００６５】
図４では、第１の期間ＴＡ１の後に、第２、第３の期間ＴＡ２、ＴＡ３が続いているが、これは各期間における位置検出動作を比較して示すために、便宜的に並べて示したものであって、ＴＡ１からＴＡ２、ＴＡ３へと順次実行されなくてもよい。後述するように、対象物が第１〜第３の検出エリアＲＤＥＴ１〜ＲＤＥＴ３のうちのどの検出エリアに存在するか（検出されるか）によって、実行される検出処理が異なってくる。例えば第１の期間ＴＡ１において対象物が検出されなければ、第２、第３の期間ＴＡ２、ＴＡ３に移行せずに、第１の期間ＴＡ１を繰り返してもよい。
【００６６】
図５に、制御部６０による位置検出制御のフローの一例を示す。図５に示すフロー（ステップＳ１〜Ｓ６）は、上述した図４の位置検出動作に対応するものである。例えばステップＳ１は図４の第１の期間ＴＡ１における動作に対応し、ステップＳ３は第２の期間ＴＡ２における動作に対応し、ステップＳ５は第３の期間ＴＡ３の動作に対応する。
【００６７】
最初に座標検出周期ＴＤ３で光源部ＬＳ１、ＬＳ２を駆動し、第３の受光ユニットＰＤ３から受光検出信号を取得する（ステップＳ１）。そして検出結果に基づいて第３の検出エリアＲＤＥＴ３に対象物が存在するか否かを判断する（ステップＳ２）。対象物が存在する場合には、ステップＳ３に移行する。一方、対象物が存在しない場合には、ステップＳ１の処理を繰り返す。
【００６８】
ステップＳ３では、座標検出周期ＴＤ２で光源部ＬＳ１、ＬＳ２を駆動し、第２の受光ユニットＰＤ２から受光検出信号を取得する。そして検出結果に基づいて第２の検出エリアＲＤＥＴ２に対象物が存在するか否かを判断する（ステップＳ４）。対象物が存在する場合には、ステップＳ５に移行する。一方、対象物が存在しない場合には、ステップＳ１に戻る。
【００６９】
ステップＳ５では、座標検出周期ＴＤ１で光源部ＬＳ１、ＬＳ２を駆動し、第１の受光ユニットＰＤ１から受光検出信号を取得する。そして検出結果に基づいて第１の検出エリアＲＤＥＴ１に対象物が存在するか否かを判断する（ステップＳ６）。対象物が存在する場合には、ステップＳ５の処理を繰り返す。一方、対象物が存在しない場合には、ステップＳ３に戻る。
【００７０】
このように、対象物がスクリーン等から離れた検出エリアに存在する場合には、座標検出周期を長く設定することで、位置検出精度を低くし、また応答速度を遅くすることができる。反対に対象物がスクリーン等に近い検出エリアに存在する場合には、座標検出周期を短く設定することで、位置検出精度を高め、また応答速度を速くすることができる。さらに座標検出周期を長くすることで、消費電力を低減させることができるから、対象物のスクリーン等からの距離に応じて、必要とされる位置検出精度を維持しつつ、電力効率の良い位置検出を行うことなどが可能になる。
【００７１】
図６は、本実施形態の光学式位置検出装置の構成例（図２）における位置検出動作のタイミングチャートの別の例である。図６のタイミングチャートでは、図４と同様に、光源部ＬＳ１、ＬＳ２を駆動する駆動信号ＳＤＥ１、ＳＤＥ２及び第１〜第３の受光ユニットＰＤ１〜ＰＤ３からの各受光検出信号の取り込みを制御する検出制御信号ＳＤＲ１〜ＳＤＲ３を示す。
【００７２】
図６に示す位置検出動作では、座標検出周期ＴＤは変化させずに、光源部ＬＳ１、ＬＳ２の点灯時間ＴＥ（ＴＥ１〜ＴＥ３）を変化させる。例えば図６の第１の期間ＴＢ１では点灯時間はＴＥ３であり、第２の期間ＴＢ２では点灯時間はＴＥ２であり、第３の期間ＴＢ３では点灯時間はＴＥ１である。
【００７３】
具体的には、第１の期間ＴＢ１では、光源部ＬＳ１、ＬＳ２は点灯時間ＴＥ３で交互に駆動（点灯）され、対象物により反射された反射光が第３の受光ユニットＰＤ３により受光され、検出制御信号ＳＤＲ３により受光検出信号が取り込まれる。また第２の期間ＴＢ２では、光源部ＬＳ１、ＬＳ２は点灯時間ＴＥ２（ＴＥ２＞ＴＥ３）で交互に駆動（点灯）され、対象物により反射された反射光が第２の受光ユニットＰＤ２により受光され、検出制御信号ＳＤＲ２により受光検出信号が取り込まれる。また第３の期間ＴＢ３では、光源部ＬＳ１、ＬＳ２は点灯時間ＴＥ１（ＴＥ１＞ＴＥ２）で交互に駆動（点灯）され、対象物により反射された反射光が第１の受光ユニットＰＤ１により受光され、検出制御信号ＳＤＲ１により受光検出信号が取り込まれる。
【００７４】
図６に示す位置検出動作では、点灯時間ＴＥ１〜ＴＥ３の長さに応じて、１つの点灯期間における受光検出信号の取り込み回数を変化させることができる。例えば、第１の期間ＴＢ１では、図６のＣ１に示すように、１つの点灯期間における受光検出信号の取り込み回数は１である。第２の期間ＴＢ２では、図６のＣ２に示すように、受光検出信号の取り込み回数を２とすることができ、さらに第３の期間ＴＢ３では、図６のＣ３に示すように、受光検出信号の取り込み回数を３とすることができる。このように光源部の点灯時間を長くすることで、受光検出信号の取り込み回数を増加させることができるから、位置検出精度を高めることが可能になる。また反対に、光源部の点灯時間を短くすることで、位置検出精度は低下するが消費電力を低減することが可能になる。
【００７５】
図７に、制御部６０による位置検出制御のフローの別の例を示す。図７に示すフロー（ステップＳ１１〜Ｓ１６）は、上述した図６の位置検出動作に対応するものである。例えばステップＳ１１は図６の第１の期間ＴＢ１における動作に対応し、ステップＳ１３は第２の期間ＴＢ２における動作に対応し、ステップＳ１５は第３の期間ＴＢ３の動作に対応する。
【００７６】
最初に点灯時間ＴＥ３で光源部ＬＳ１、ＬＳ２を駆動し、第３の受光ユニットＰＤ３から受光検出信号を取得する（ステップＳ１１）。そして検出結果に基づいて第３の検出エリアＲＤＥＴ３に対象物が存在するか否かを判断する（ステップＳ１２）。対象物が存在する場合には、ステップＳ１３に移行する。一方、対象物が存在しない場合には、ステップＳ１１の処理を繰り返す。
【００７７】
ステップＳ１３では、点灯時間ＴＥ２で光源部ＬＳ１、ＬＳ２を駆動し、第２の受光ユニットＰＤ２から受光検出信号を取得する。そして検出結果に基づいて第２の検出エリアＲＤＥＴ２に対象物が存在するか否かを判断する（ステップＳ１４）。対象物が存在する場合には、ステップＳ１５に移行する。一方、対象物が存在しない場合には、ステップＳ１１に戻る。
【００７８】
ステップＳ１５では、点灯時間ＴＥ１で光源部ＬＳ１、ＬＳ２を駆動し、第１の受光ユニットＰＤ１から受光検出信号を取得する。そして検出結果に基づいて第１の検出エリアＲＤＥＴ１に対象物が存在するか否かを判断する（ステップＳ１６）。対象物が存在する場合には、ステップＳ１５の処理を繰り返す。一方、対象物が存在しない場合には、ステップＳ１３に戻る。
【００７９】
このように対象物がスクリーン等に近い検出エリアに存在する場合には、光源部の点灯時間を長くすることで、受光検出信号の取り込み回数を増加させることができるから、位置検出精度を高めることが可能になる。また反対に、対象物がスクリーン等から離れた検出エリアに存在する場合には、光源部の点灯時間を短くすることで、位置検出精度は低下するが消費電力を低減することが可能になる。その結果、対象物のスクリーン等からの距離に応じて、効率良く位置検出を行うことなどが可能になる。
【００８０】
４．検出部
図８に、本実施形態の検出部５０、駆動回路７０等の具体的な構成例を示す。検出部５０は、信号検出回路５２ａ〜５２ｃ（広義には第１〜第ｎの増幅部）、信号分離回路５４ａ〜５４ｃ、判定部５６を含む。受光部ＲＵは、受光ユニットＰＤ１〜ＰＤ３（広義には第１〜第ｎの受光ユニット）を含む。受光ユニットＰＤ１〜ＰＤ３は、例えば図２に示したように、Ｚ方向に沿って配置される。なお、本実施形態の検出部５０、駆動回路７０等は、図８の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素に置き換えたり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
【００８１】
駆動回路７０は、光源部ＬＳ１の発光素子ＬＥＤＡと光源部ＬＳ２の発光素子ＬＥＤＢとを駆動する。この駆動回路７０は、可変抵抗ＲＡ、ＲＢを含む。可変抵抗ＲＡの一端には、制御部６０から矩形波形の駆動信号ＳＤＥ１が入力される。可変抵抗ＲＡは、信号ＳＤＥ１の入力ノードＮ１と、発光素子ＬＥＤＡのアノード側のノードＮ２の間に設けられる。可変抵抗ＲＢは、駆動信号ＳＤＥ２の入力ノードＮ３と、発光素子ＬＥＤＢのアノード側のノードＮ４の間に設けられる。発光素子ＬＥＤＡはノードＮ２とＧＮＤ（ＶＳＳ）の間に設けられ、発光素子ＬＥＤＢはノードＮ４とＧＮＤの間に設けられる。
【００８２】
そして駆動信号ＳＤＥ１がＨレベルである期間では、可変抵抗ＲＡを介して発光素子ＬＥＤＡに電流が流れて、発光素子ＬＥＤＡが発光する。また駆動信号ＳＤＥ２がＨレベルである期間では、可変抵抗ＲＢを介して発光素子ＬＥＤＢに電流が流れて、発光素子ＬＥＤＢが発光する。このように図４、図６に示した駆動信号波形ＳＤＥ１、ＳＤＥ２に従って、光源部ＬＳ１と光源部ＬＳ２とを交互に発光させることができる。
【００８３】
上述したように、本実施形態の光学式位置検出装置では、対象物ＯＢが検出エリアＲＤＥＴ１〜ＲＤＥＴ３のうちのどの検出エリアに存在するかによって、反射光が入射する受光ユニット（反射光を検出する受光ユニット）が異なる。例えば図２で説明したように、対象物ＯＢが検出エリアＲＤＥＴ１に存在する場合には第１の受光ユニットＰＤ１が反射光を検出し、対象物ＯＢが検出エリアＲＤＥＴ２に存在する場合には第２の受光ユニットＰＤ２が反射光を検出し、また対象物ＯＢが検出エリアＲＤＥＴ３に存在する場合には第３の受光ユニットＰＤ３が反射光を検出する。
【００８４】
受光ユニットＰＤ１は、フォトダイオード等により実現される受光素子ＰＨＤと、電流・電圧変換用の抵抗Ｒ１を含む。そして光源部ＬＳ１が発光する期間（第１の発光期間）では、発光素子ＬＥＤＡからの光による対象物ＯＢの反射光が、例えば受光ユニットＰＤ１の受光素子ＰＨＤに入射されて、抵抗Ｒ１及び受光素子ＰＨＤに電流が流れ、ノードＮ５に電圧信号が発生する。一方、光源部ＬＳ２が発光する期間（第２の発光期間）では、発光素子ＬＥＤＢからの光による対象物ＯＢの反射光が、例えば受光ユニットＰＤ１の受光素子ＰＨＤに入射されて、抵抗Ｒ１及び受光素子ＰＨＤに電流が流れ、ノードＮ５に電圧信号が発生する。なお、他の受光ユニットＰＤ２、ＰＤ３も同一の構成とすることができる。
【００８５】
信号検出回路（増幅部）５２ａは、キャパシターＣＦと演算増幅器ＯＰ１と抵抗Ｒ２を含み、第１の受光ユニットＰＤ１からの受光検出信号を増幅する。キャパシターＣＦは、ノードＮ５の電圧信号のＤＣ成分（直流成分）をカットするハイパスフィルターとして機能する。このようなキャパシターＣＦを設けることで、環境光に起因する低周波成分や直流成分をカットすることができ、検出精度を向上できる。演算増幅器ＯＰ１及び抵抗Ｒ２で構成されるＤＣバイアス設定回路は、ＤＣ成分カット後のＡＣ信号に対してＤＣバイアス電圧（ＶＢ／２）を設定するための回路である。なお、他の信号検出回路（増幅部）５２ｂ、５２ｃも同様の構成とすることができ、それぞれ受光ユニットＰＤ２、ＰＤ３からの受光検出信号を増幅する。
【００８６】
信号分離回路５４ａは、選択回路ＳＥＬ、キャパシターＣＡ、ＣＢ、演算増幅器ＯＰ２を含む。選択回路ＳＥＬは、検出制御信号ＳＤＲ１に基づいて、信号検出回路５２ａからの出力を演算増幅器ＯＰ２の２つの入力ノードのいずれかを選択して入力する。具体的には、第１の発光期間では、信号検出回路５２ａの出力ノードＮ７を、演算増幅器ＯＰ２の反転入力側（−）のノードＮ８に接続する。一方、第２の発光期間では、信号検出回路５２ａの出力ノードＮ７を、演算増幅器ＯＰ２の非反転入力側（＋）のノードＮ９に接続する。演算増幅器ＯＰ２は、キャパシターＣＡにより保持されたノードＮ８の電圧信号とキャパシターＣＢにより保持されたノードＮ９の電圧信号を比較する。なお、他の信号分離回路５４ｂ、５４ｃも同様の構成とすることができ、それぞれ検出制御信号ＳＤＲ２、ＳＤＲ３に基づいて制御される。
【００８７】
そして制御部６０は、信号分離回路５４ａ〜５４ｃでのノードＮ８、Ｎ９の電圧信号の比較結果に基づいて、駆動回路７０の可変抵抗ＲＡ、ＲＢの抵抗値を制御信号ＳＣＡ、ＳＣＢにより制御する。判定部５６は、制御部６０での可変抵抗ＲＡ、ＲＢの抵抗値の制御結果に基づいて、対象物の位置の判定処理を行う。
【００８８】
本実施形態の光学式位置検出装置では、第１の発光期間での受光素子ＰＨＤの検出受光量をＧａとし、第２の発光期間での受光素子ＰＨＤの検出受光量をＧｂとすると、この検出受光量の比Ｇａ／Ｇｂが１になるように、制御部６０は、信号分離回路５４ａ〜５４ｃでの比較結果に基づいて可変抵抗ＲＡ、ＲＢの抵抗値を制御する。すなわち検出受光量の比Ｇａ／Ｇｂが１になるように、光源部ＬＳ１、ＬＳ２の発光制御を行う。このようにＧａ／Ｇｂ＝１とする制御を行うことで、対象物の位置の判定処理を行う。なお、位置検出手法の詳細については後述する。
【００８９】
さらに本実施形態の光学式位置検出装置によれば、光出射部ＥＵは、対象物ＯＢのＺ座標位置に応じて、照射光の強度を変化させることができる。具体的には、光出射部ＥＵは、対象面（例えばスクリーン）からの対象物ＯＢの距離が長いほど、照射光の強度を弱くすることができる。より具体的には、例えば対象面（例えばスクリーン）から遠い検出エリアＲＤＥＴ３に対象物ＯＢが存在する場合（検出される場合）には、制御部６０は、制御信号ＳＣＡ、ＳＣＢにより可変抵抗ＲＡ、ＲＢの抵抗値を制御して、光源部ＬＳ１、ＬＳ２の発光強度を共に減少させ、照射光の強度を弱くする。こうすることで、スクリーン等から遠くにある対象物に対しては位置検出精度を低くすると共に、消費電力を低減することが可能になる。
【００９０】
またさらに本実施形態の光学式位置検出装置では、Ｚ座標位置に応じて第１〜第ｎの増幅部の増幅率が設定されている。具体的には、例えば受光ユニットＰＤ１からの受光検出信号を増幅する第１の増幅部（信号検出回路）５２ａの増幅率をＧ１とし、受光ユニットＰＤ２からの受光検出信号を増幅する第２の増幅部（信号検出回路）５２ｂの増幅率をＧ２とし、受光ユニットＰＤ３からの受光検出信号を増幅する第３の増幅部（信号検出回路）５２ｃの増幅率をＧ３とした場合に、Ｇ１＜Ｇ２＜Ｇ３に設定されている。このようにすることで、スクリーン等から離れた対象物からの強度の弱い反射光を適正に検出することができる。その結果、対象物の位置に応じた効率の良い位置検出などが可能になる。
【００９１】
５．光出射部
図９に、本実施形態の光学式位置検出装置に含まれる光出射部ＥＵの詳細な構成例を示す。図９の構成例の光出射部ＥＵは、光源部ＬＳ１、ＬＳ２と、ライトガイドＬＧと、照射方向設定部ＬＥを含む。また反射シートＲＳを含む。そして照射方向設定部ＬＥは光学シートＰＳ及びルーバーフィルムＬＦを含む。なお、本実施形態の光出射部ＥＵは、図９の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素に置き換えたり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
【００９２】
光源部ＬＳ１、ＬＳ２は、光源光を出射するものであり、ＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光素子を有する。この光源部ＬＳ１、ＬＳ２は例えば赤外光（可視光領域に近い近赤外線）の光源光を放出する。即ち、光源部ＬＳ１、ＬＳ２が発光する光源光は、ユーザの指やタッチペン等の対象物により効率的に反射される波長帯域の光や、外乱光となる環境光にあまり含まれない波長帯域の光であることが望ましい。具体的には、人体の表面での反射率が高い波長帯域の光である８５０ｎｍ付近の波長の赤外光や、環境光にあまり含まれない波長帯域の光である９５０ｎｍ付近の赤外光などである。
【００９３】
光源部ＬＳ１は、図９のＦ１に示すようライトガイドＬＧの一端側に設けられる。また第２の光源部ＬＳ２は、Ｆ２に示すようにライトガイドＬＧの他端側に設けられる。そして光源部ＬＳ１が、ライトガイドＬＧの一端側（Ｆ１）の光入射面に対して光源光を出射することで、照射光ＬＴ１を出射し、第１の照射光強度分布ＬＩＤ１を対象物の検出エリアに形成（設定）する。一方、光源部ＬＳ２が、ライトガイドＬＧの他端側（Ｆ２）の光入射面に対して第２の光源光を出射することで、第２の照射光ＬＴ２を出射し、第１の照射光強度分布ＬＩＤ１とは強度分布が異なる第２の照射光強度分布ＬＩＤ２を検出エリアに形成する。このように光出射部ＥＵは、検出エリアＲＤＥＴでの位置に応じて強度分布が異なる照射光を出射することができる。
【００９４】
ライトガイドＬＧ（導光部材）は、光源部ＬＳ１、ＬＳ２が発光した光源光を導光するものである。例えばライトガイドＬＧは、光源部ＬＳ１、ＬＳ２からの光源光を曲線状の導光経路に沿って導光し、その形状は曲線形状になっている。具体的には図９ではライガイドＬＧは円弧形状になっている。なお図９ではライトガイドＬＧはその中心角が１８０度の円弧形状になっているが、中心角が１８０度よりも小さい円弧形状であってもよい。ライトガイドＬＧは、例えばアクリル樹脂やポリカーボネートなどの透明な樹脂部材等により形成される。
【００９５】
ライトガイドＬＧの外周側及び内周側の少なくとも一方には、ライトガイドＬＧからの光源光の出光効率を調整するための加工が施されている。加工手法としては、例えば反射ドットを印刷するシルク印刷方式や、スタンパーやインジェクションで凹凸を付ける成型方式や、溝加工方式などの種々の手法を採用できる。
【００９６】
プリズムシートＰＳとルーバーフィルムＬＦにより実現される照射方向設定部ＬＥ（照射光出射部）は、ライトガイドＬＧの外周側に設けられ、ライトガイドＬＧの外周側（外周面）から出射される光源光を受ける。そして曲線形状（円弧形状）のライトガイドＬＧの内周側から外周側へと向かう方向に照射方向が設定された照射光ＬＴ１、ＬＴ２を出射する。即ち、ライトガイドＬＧの外周側から出射される光源光の方向を、ライトガイドＬＧの例えば法線方向（半径方向）に沿った照射方向に設定（規制）する。これにより、ライトガイドＬＧの内周側から外周側に向かう方向に、照射光ＬＴ１、ＬＴ２が放射状に出射されるようになる。
【００９７】
このような照射光ＬＴ１、ＬＴ２の照射方向の設定は、照射方向設定部ＬＥのプリズムシートＰＳやルーバーフィルムＬＦなどにより実現される。例えばプリズムシートＰＳは、ライトガイドＬＧの外周側から低視角で出射される光源光の方向を、法線方向側に立ち上げて、出光特性のピークが法線方向になるように設定する。またルーバーフィルムＬＦは、法線方向以外の方向の光（低視角光）を遮光（カット）する。
【００９８】
このように本実施形態の光出射部ＥＵによれば、ライトガイドＬＧの両端に光源部ＬＳ１、ＬＳ２を設け、これらの光源部ＬＳ１、ＬＳ２を交互に点灯させることで、２つの照射光強度分布を形成することができる。すなわちライトガイドＬＧの一端側の強度が高くなる照射光強度分布ＬＩＤ１と、ライトガイドＬＧの他端側の強度が高くなる照射光強度分布ＬＩＤ２を交互に形成することができる。
【００９９】
このような照射光強度分布ＬＩＤ１、ＬＩＤ２を形成し、これらの強度分布の照射光による対象物の反射光を受光することで、環境光などの外乱光の影響を最小限に抑えた、より精度の高い対象物の検出が可能になる。即ち、外乱光に含まれる赤外成分を相殺することが可能になり、この赤外成分が対象物の検出に及ぼす悪影響を最小限に抑えることが可能になる。
【０１００】
６．位置検出手法
図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）は、本実施形態の光学式位置検出装置による位置検出の手法を説明する図である。
【０１０１】
図１０（Ａ）のＥ１は、図９の照射光強度分布ＬＩＤ１において、照射光ＬＴ１の照射方向の角度と、その角度での照射光ＬＴ１の強度との関係を示す図である。図１０（Ａ）のＥ１では、照射方向が図１０（Ｂ）のＤＤ１の方向（左方向）である場合に強度が最も高くなる。一方、ＤＤ３の方向（右方向）である場合に強度が最も低くなり、ＤＤ２の方向ではその中間の強度になる。具体的には方向ＤＤ１から方向ＤＤ３への角度変化に対して照射光の強度は単調減少しており、例えばリニア（直線的）に変化している。なお図１０（Ｂ）では、ライトガイドＬＧの円弧形状の中心位置が、光出射部ＥＵの配置位置ＰＥになっている。
【０１０２】
また図１０（Ａ）のＥ２は、図９の照射光強度分布ＬＩＤ２において、照射光ＬＴ２の照射方向の角度と、その角度での照射光ＬＴ２の強度との関係を示す図である。図１０（Ａ）のＥ２では、照射方向が図１０（Ｂ）のＤＤ３の方向である場合に強度が最も高くなる。一方、ＤＤ１の方向である場合に強度が最も低くなり、ＤＤ２の方向ではその中間の強度になる。具体的には方向ＤＤ３から方向ＤＤ１への角度変化に対して照射光の強度は単調減少しており、例えばリニアに変化している。なお図１０（Ａ）では照射方向の角度と強度の関係はリニアな関係になっているが、本実施形態はこれに限定されず、例えば双曲線の関係等であってもよい。
【０１０３】
そして図１０（Ｂ）に示すように、角度θの方向ＤＤＢに対象物ＯＢが存在したとする。すると、光源部ＬＳ１が発光することで照射光強度分布ＬＩＤ１を形成した場合（Ｅ１の場合）には、図１０（Ａ）に示すように、ＤＤＢ（角度θ）の方向に存在する対象物ＯＢの位置での強度はＩＮＴａになる。一方、光源部ＬＳ２が発光することで照射光強度分布ＬＩＤ２を形成した場合（Ｅ２の場合）には、ＤＤＢの方向に存在する対象物ＯＢの位置での強度はＩＮＴｂになる。
【０１０４】
従って、これらの強度ＩＮＴａ、ＩＮＴｂの関係を求めることで、対象物ＯＢの位置する方向ＤＤＢ（角度θ）を特定できる。さらに例えば後述する図１１に示すように、光出射部ＥＵとして２個の照射ユニットＥＵ１、ＥＵ２を設け、ＥＵ１、ＥＵ２の各照射ユニットに対する対象物ＯＢの方向ＤＤＢ１（θ１）、ＤＤＢ２（θ２）を求めれば、これらの方向ＤＤＢ１、ＤＤＢ２と照射ユニットＥＵ１、ＥＵ２間の距離ＤＳとにより、対象物ＯＢの位置を特定できる。
【０１０５】
このような強度ＩＮＴａ、ＩＮＴｂの関係を求めるために、本実施形態では、受光部ＲＵが、照射光強度分布ＬＩＤ１を形成した際の対象物ＯＢの反射光（第１の反射光）を受光する。この時の反射光の検出受光量をＧａとした場合に、このＧａが強度ＩＮＴａに対応するようになる。また受光部ＲＵが、照射光強度分布ＬＩＤ２を形成した際の対象物ＯＢの反射光（第２の反射光）を受光する。この時の反射光の検出受光量をＧｂとした場合に、このＧｂが強度ＩＮＴｂに対応するようになる。従って、検出受光量ＧａとＧｂの関係が求まれば、強度ＩＮＴａ、ＩＮＴｂの関係が求まり、対象物ＯＢの位置する方向ＤＤＢを求めることができる。
【０１０６】
例えば光源部ＬＳ１の制御量（例えば電流量）、変換係数、放出光量を、各々、Ｉａ、ｋ、Ｅａとする。また光源部ＬＳ２の制御量（電流量）、変換係数、放出光量を、各々、Ｉｂ、ｋ、Ｅｂとする。すると下式（１）、（２）が成立する。
【０１０７】
Ｅａ＝ｋ・Ｉａ      （１）
Ｅｂ＝ｋ・Ｉｂ      （２）
また光源部ＬＳ１からの光源光（第１の光源光）の減衰係数をｆａとし、この光源光に対応する反射光（第１の反射光）の検出受光量をＧａとする。また光源部ＬＳ２からの光源光（第２の光源光）の減衰係数をｆｂとし、この光源光に対応する反射光（第２の反射光）の検出受光量をＧｂとする。すると下式（３）、（４）が成立する。
【０１０８】
Ｇａ＝ｆａ・Ｅａ＝ｆａ・ｋ・Ｉａ          （３）
Ｇｂ＝ｆｂ・Ｅｂ＝ｆｂ・ｋ・Ｉｂ          （４）
従って、検出受光量Ｇａ、Ｇｂの比は下式（５）のように表せる。
【０１０９】
Ｇａ／Ｇｂ＝（ｆａ／ｆｂ）・（Ｉａ／Ｉｂ）  （５）
ここでＧａ／Ｇｂは、受光部ＲＵでの受光結果から特定することができ、Ｉａ／Ｉｂは、制御部６０による光出射部ＥＵの制御量から特定することができる。そして図１０（Ａ）の強度ＩＮＴａ、ＩＮＴｂと減衰係数ｆａ、ｆｂとは一意の関係にある。例えば減衰係数ｆａ、ｆｂが小さな値となり、減衰量が大きい場合は、強度ＩＮＴａ、ＩＮＴｂが小さいことを意味する。一方、減衰係数ｆａ、ｆｂが大きな値となり、減衰量が小さい場合は、強度ＩＮＴａ、ＩＮＴｂが大きいことを意味する。従って、上式（５）から減衰率の比ｆａ／ｆｂを求めることで、対象物の方向、位置等を求めることが可能になる。
【０１１０】
より具体的には、一方の制御量ＩａをＩｍに固定し、検出受光量の比Ｇａ／Ｇｂが１になるように、他方の制御量Ｉｂを制御する。例えば光源部ＬＳ１、ＬＳ２を逆相で交互に点灯させる制御を行い、検出受光量の波形を解析し、検出波形が観測されなくなるように（Ｇａ／Ｇｂ＝１になるように）、他方の制御量Ｉｂを制御する。そして、この時の他方の制御量Ｉｂ＝Ｉｍ・（ｆａ／ｆｂ）から、減衰係数の比ｆａ／ｆｂを求めて、対象物の方向、位置等を求める。
【０１１１】
また下式（６）、（７）のように、Ｇａ／Ｇｂ＝１になると共に制御量ＩａとＩｂの和が一定になるように制御してもよい。
【０１１２】
Ｇａ／Ｇｂ＝１        （６）
Ｉｍ＝Ｉａ＋Ｉｂ      （７）
上式（６）、（７）を上式（５）に代入すると下式（８）が成立する。
【０１１３】
Ｇａ／Ｇｂ＝１＝（ｆａ／ｆｂ）・（Ｉａ／Ｉｂ）
＝（ｆａ／ｆｂ）・{（Ｉｍ−Ｉｂ）／Ｉｂ}    （８）
上式（８）より、Ｉｂは下式（９）のように表される。
【０１１４】
Ｉｂ＝{ｆａ／（ｆａ＋ｆｂ）}・Ｉｍ    （９）
ここでα＝ｆａ／（ｆａ＋ｆｂ）とおくと、上式（９）は下式（１０）のように表され、減衰係数の比ｆａ／ｆｂは、αを用いて下式（１１）のように表される。
【０１１５】
Ｉｂ＝α・Ｉｍ                （１０）
ｆａ／ｆｂ＝α／（１−α）    （１１）
従って、Ｇａ／Ｇｂ＝１になると共にＩａとＩｂの和が一定値Ｉｍになるように制御すれば、そのときのＩｂ、Ｉｍから下式（１０）によりαを求め、求められたαを上式（１１）に代入することで、減衰係数の比ｆａ／ｆｂを求めることができる。これにより、対象物の方向、位置等を求めることが可能になる。そしてＧａ／Ｇｂ＝１になると共にＩａとＩｂの和が一定になるように制御することで、外乱光の影響等を相殺することが可能になり、検出精度の向上を図れる。
【０１１６】
図１１に、本実施形態の光出射部ＥＵの変形例を示す。図１１では、光出射部ＥＵとして第１、第２の照射ユニットＥＵ１、ＥＵ２が設けられる。これらの第１、第２の照射ユニットＥＵ１、ＥＵ２は、対象物ＯＢの検出エリアＲＤＥＴの面に沿った方向において所与の距離ＤＳだけ離れて配置される。即ち図１（Ａ）、図１（Ｂ）のＸ軸方向に沿って距離ＤＳだけ離れて配置される。
【０１１７】
第１の照射ユニットＥＵ１は、照射方向に応じて強度が異なる第１の照射光を放射状に出射する。第２の照射ユニットＥＵ２は、照射方向に応じて強度が異なる第２の照射光を放射状に出射する。受光部ＲＵは、第１の照射ユニットＥＵ１からの第１の照射光が対象物ＯＢに反射されることによる第１の反射光と、第２の照射ユニットＥＵ２からの第２の照射光が対象物ＯＢに反射されることによる第２の反射光を受光する。そして検出部５０は、受光部ＲＵでの受光結果に基づいて、対象物ＯＢの位置ＰＯＢを検出する。
【０１１８】
具体的には検出部５０は、第１の反射光の受光結果に基づいて、第１の照射ユニットＥＵ１に対する対象物ＯＢの方向を第１の方向ＤＤＢ１（角度θ１）として検出する。また第２の反射光の受光結果に基づいて、第２の照射ユニットＥＵ２に対する対象物ＯＢの方向を第２の方向ＤＤＢ２（角度θ２）として検出する。そして検出された第１の方向ＤＤＢ１（θ１）及び第２の方向ＤＤＢ２（θ２）と、第１、第２の照射ユニットＥＵ１、ＥＵ２の間の距離ＤＳとに基づいて、対象物ＯＢの位置ＰＯＢを求める。
【０１１９】
なお本実施形態の発光制御手法は図４〜図８で説明した手法に限定されず、種々の変形実施が可能である。例えば図８の発光素子ＬＥＤＢを参照用光源部の発光素子として用いる手法を採用してもよい。この参照用光源部は、例えば他の光源部（図９のＬＳ１、ＬＳ２）に比べて受光部ＲＵから近い距離に配置されたり、受光部ＲＵと同じ筺体内に配置されることで、周囲光（外乱光、対象物からの反射光等）の入射が規制されるように配置設定される光源部である。そして制御部６０が、第１の期間において光源部ＬＳ１と図示しない参照用光源部を交互に発光させ、受光部ＲＵでの検出受光量が等しくなるように、光源部ＬＳ１と参照用光源部の発光制御を行う。また第２の期間において第２の光源部ＬＳ２と参照用光源部を交互に発光させ、受光部ＲＵでの検出受光量が等しくなるように、第２の光源部ＬＳ２と参照用光源部の発光制御を行う。このようにすれば、光源部ＬＳ１が発光する第１の発光期間での検出受光量と、第２の光源部ＬＳ２が発光する第２の発光期間での検出受光量とが、参照用光源部を介して実質的に等しくなるように、発光制御が行われるようになる。
【０１２０】
また参照用光源部を図１１の光源部ＬＳ１１〜ＬＳ２２と共に用いてもよい。この参照用光源部は、例えば他の光源部（ＬＳ１１〜ＬＳ２２）に比べて受光部ＲＵから近い距離に配置されたり、受光部ＲＵと同じ筺体内に配置されることで、周囲光（外乱光、対象物からの反射光等）の入射が規制されるように配置設定される光源部である。そして制御部６０が、第１の期間において図１１の第１の光源部ＬＳ１１と図示しない参照用光源部を交互に発光させ、受光部ＲＵでの検出受光量が等しくなるように、第１の光源部ＬＳ１１と参照用光源部の発光制御を行う。また第２の期間において第２の光源部ＬＳ１２と参照用光源部を交互に発光させ、受光部ＲＵでの検出受光量が等しくなるように、第２の光源部ＬＳ１２と参照用光源部の発光制御を行う。また第３の期間において第３の光源部ＬＳ２１と参照用光源部を交互に発光させ、受光部ＲＵでの検出受光量が等しくなるように、第３の光源部ＬＳ２１と参照用光源部の発光制御を行う。また第４の期間において第４の光源部ＬＳ２２と参照用光源部を交互に発光させ、受光部ＲＵでの検出受光量が等しくなるように、第４の光源部ＬＳ２２と参照用光源部の発光制御を行う。このようにすれば、第１の光源部ＬＳ１１が発光する第１の発光期間での検出受光量と、第２の光源部ＬＳ１２が発光する第２の発光期間での検出受光量とが、参照用光源部を介して実質的に等しくなるように、発光制御が行われるようになる。また第３の光源部ＬＳ２１が発光する第３の発光期間での検出受光量と、第４の光源部ＬＳ２２が発光する第４の発光期間での検出受光量とが、参照用光源部を介して実質的に等しくなるように、発光制御が行われるようになる。
【０１２１】
なお、以上のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義又は同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また、光学式位置検出装置、電子機器及び表示装置の構成、動作も本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。
【符号の説明】
【０１２２】
ＥＵ  光出射部、ＲＵ  受光部、ＡＲＤ  表示エリア、ＬＴ  照射光、ＬＲ  反射光、
ＰＤ１〜ＰＤ３  受光ユニット、ＰＨＤ  受光素子、
ＲＤＥＴ、ＲＤＥＴ１〜ＲＤＥＴ３  検出エリア、ＬＭＴ  入射光制限部、
ＳＬＴ  スリット、ＬＧ、ＬＧ１、ＬＧ２  ライトガイド、ＬＳ１、ＬＳ２  光源部、
ＲＳ  反射シート、ＰＳ  プリズムシート、ＬＦ  ルーバーフィルム、
ＬＥ  照射方向設定部、ＬＩＤ１  第１の照射光強度分布、
ＬＩＤ２  第２の照射光強度分布、
１０  画像投影装置、２０  スクリーン、５０  検出部、
５２  信号検出回路（増幅部）、５４  信号分離回路、５６  判定部、６０  制御部、
７０  駆動回路、１００  筐体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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