(57)【要約】【課題】光検出器から離れた光源配置部から放出された位置検出光についても十分な光量をもって光検出器で検出することのできる光学式位置検出装置、および位置検出機能付き表示装置を提供すること。【解決手段】光学式位置検出装置１０では、検出領域１０Ｒに、位置検出用光源１２から出射された位置検出光の強度分布を形成し、対象物体で反射した位置検出光を光検出器１５で受光し、対象物体の位置を検出する。また、光検出器１５から離れた光源配置部１Ａ、１Ｃの位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃには、光検出器１５に近い光源配置部１Ｂ、１Ｄの位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄに比して大きな駆動電流を供給して、位置検出光の光量を大とする。【選択図】図２
2011065511.tif 000002
【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、
位置検出用光源が設けられた光源配置部から前記検出領域に向けて位置検出光を出射して当該検出領域に前記位置検出光の強度分布を形成する位置検出用光源装置と、
前記検出領域に隣接する位置に設けられた光検出器と、
前記対象物体で反射した前記位置検出光の前記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位置検出部と、
を有し、
前記位置検出用光源装置は、前記光源配置部として、第１光源配置部と、該第１光源配置部に比して前記光検出器からの距離が近い位置に設けられた第２光源配置部と、を備え、
前記第１光源配置部から出射される前記位置検出光の光量は、前記第２光源配置部から出射される前記位置検出光の光量より大きく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２】
前記位置検出用光源装置は、前記位置検出用光源から放出された前記位置検出光を内部に採り込んで光出射面から出射する導光板を備え、
当該導光板の前記光出射面に平面視で重なる位置に前記検出領域が設けられ、
前記光源配置部は、前記導光板の外周端部と対向する位置に設けられ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】
前記導光板および前記検出領域は、四角形であり、
前記導光板の辺部分と前記検出領域の辺部分とは同一方向に向いており、
前記光検出器は、前記検出領域の辺部分に隣接する１箇所に設けられ、
前記光源配置部は、前記導光板の４つの角部分の各々に設けられてい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】
前記第１光源配置部および前記第２光源配置部は、互いに等しい数の前記位置検出用光源を備え、
前記第１光源配置部では、前記第２光源配置部に比して前記位置検出用光源に比して大きな電流が供給され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】
前記第１光源配置部には、前記位置検出用光源が前記第２光源配置部に比して多く設けられており、
前記第１光源配置部および前記第２光源配置部において前記位置検出用光源１つ当たりの電流値が等しい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６】
前記第１光源配置部に設けられた前記位置検出用光源が放出する前記位置検出光と、前記第２光源配置部に設けられた前記位置検出用光源が放出する前記位置検出光とは、ピーク波長が相違す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７】
前記第１光源配置部に設けられた前記位置検出用光源が放出する前記位置検出光は、前記第２光源配置部に設けられた前記位置検出用光源が放出する前記位置検出光に比して波長が長いことを特徴とする請求項６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、
前記検出領域に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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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位置検出装置として構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の位置検出装置は光学式であり、液晶パネルなどの直視型表示パネルに対して入力操作側に導光板を設け、導光板に対して入力操作側とは反対側に光源および受光素子などを配置する。そして、光源から出射された位置検出光を導光板を介して入力操作側に出射し、対象物体で反射した位置検出光を受光素子で受光する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＵＳＰａｔｅｎｔ  Ｎｏ．６９２７３８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここに、本願発明者は、特許文献１に記載の構造を応用して、図９（ａ）、（ｂ）に模式的に示す光学式位置検出装置を提案するものである。かかる構成の光学式位置検出装置では、検出領域１０Ｒの面内方向に位置検出光の強度分布を形成し、かかる検出領域１０Ｒにおいて対象物体Ｏｂにより反射した位置検出光を光検出器１５で検出する。例えば、位置検出用光源１２Ａから位置検出光Ｌ２ａを出射したときと、位置検出用光源１２Ｂから位置検出光Ｌ２ｂを出射したときでは、図９（ｃ）に示すように、導光板１３から検出領域１０Ｒに出射された位置検出光の光強度分布が相違する。従って、位置検出光Ｌ２ａを出射したときと、位置検出光Ｌ２ｂを出射したときの光検出器１５での受光結果を比較すれば、矢印Ａで示す方向の対象物体Ｏｂの位置を検出することができる。また、位置検出用光源１２Ｃから位置検出光Ｌ２ｃを出射したときと、位置検出用光源１２Ｄから位置検出光Ｌ２ｄを出射したときの光検出器１５での受光結果を比較すれば、矢印Ｂで示す方向の対象物体Ｏｂの位置を検出することができる。
【０００６】
しかしながら、図９に示す構成の光学式位置検出装置では、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを同一の光量で放出しても、光検出器１５から遠い位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃから出射された位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｃは、光検出器１５に近い位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄから出射された位置検出光Ｌ２ｂ、Ｌ２ｄに比して光検出器１５に到達する光量が少ないという問題点がある。すなわち、図９（ａ）に矢印Ｌｓで示すように、対象物体Ｏｂにおいて光検出器１５が位置する側とは反対側で反射した位置検出光は、対象物体Ｏｂの影になって光検出器１５に到達しなくなるが、対象物体Ｏｂの影になることの影響は、位置検出光Ｌ２ｂ、Ｌ２ｄに比して位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｃの方が大きいのである。図９（ａ）、（ｃ）を参照して、より具体的に説明すると、位置検出光Ｌ２ａと位置検出光Ｌ２ｂとを比較すると、位置検出光Ｌ２ｂでは強度が小の部分が対象物体Ｏｂの影になるのに対して、位置検出光Ｌ２ａでは強度が大の部分が対象物体Ｏｂの影になるため、対象物体Ｏｂの影になることの影響は、位置検出光Ｌ２ｂに比して位置検出光Ｌ２ａの方が大きいのである。
【０００７】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、検出領域内での位置検出光の強度分布を利用して位置検出を行なう際、光検出器から離れた光源配置部から放出された位置検出光についても十分な光量をもって光検出器で検出する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】
【０００８】
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、位置検出用光源が設けられた光源配置部から前記検出領域に向けて位置検出光を出射して当該検出領域に前記位置検出光の強度分布を形成する位置検出用光源装置と、前記検出領域に隣接する位置に設けられた光検出器と、前記対象物体で反射した前記位置検出光の前記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位置検出部と、を有し、前記位置検出用光源装置は、前記光源配置部として、第１光源配置部と、該第１光源配置部に比して前記光検出器からの距離が近い位置に設けられた第２光源配置部と、を備え、前記第１光源配置部から出射される前記位置検出光の光量は、前記第２光源配置部から出射される前記位置検出光の光量より大きく設定されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明では、検出領域に位置検出光の強度分布を形成するため、検出領域に隣接する位置に設けられた光検出器によって、対象物体で反射した位置検出光を受光すると、その受光結果に基づいて対象物体の位置を検出することができる。かかる位置検出を行なう際、光検出器に近い第２光源配置部に設けられた位置検出用光源から出射された位置検出光が対象物体の影になって光検出器に到達しなくなる場合でも、対象物体の影になるのは、強度が小の部分であるため、対象物体の影になることの損失は小さい。これに対して、光検出器から遠い第１光源配置部に設けられた位置検出用光源から出射された位置検出光が対象物体の影になって光検出器に到達しなくなる場合、対象物体の影になるのは、強度が大の部分であるため、対象物体の影になることの損失が大きい。ここで、本発明では、対象物体の影になることの損失が大きい第１光源配置部から出射される位置検出光の光量は、損失の小さい第２光源配置部から出射される位置検出光の光量に比して大に設定されている。このため、本発明によれば、光検出器から離れた光源配置部から放出された位置検出光についても十分な光量をもって光検出器で検出することができる。それ故、光検出器での検出結果が安定するので、位置検出精度を向上することができる。
【００１０】
本発明において、前記位置検出用光源装置は、前記位置検出用光源から放出された前記位置検出光を内部に採り込んで光出射面から出射する導光板を備え、当該導光板の前記光出射面に平面視で重なる位置に前記検出領域が設けられ、前記光源配置部は、前記導光板の外周端部と対向する位置に設けられている構成を採用することができる。
【００１１】
この場合、前記導光板および前記検出領域は、四角形であり、前記導光板の辺部分と前記検出領域の辺部分とは同一方向に向いており、前記光検出器は、前記検出領域の辺部分に隣接する１箇所に設けられ、前記光源配置部は、前記導光板の４つの角部分の各々に設けられている構成を採用することができる。
【００１２】
本発明において、前記第１光源配置部および前記第２光源配置部は、互いに等しい数の前記位置検出用光源を備え、前記第１光源配置部では、前記第２光源配置部に比して前記位置検出用光源に比して大きな電流が供給されることが好ましい。このように構成すると、第１光源配置部に設けられた位置検出用光源の数と、第２光源配置部に設けられた位置検出用光源の数を相違させなくても、第１光源配置部から出射される位置検出光の光量を、第１光源配置部から出射される位置検出光の光量より大きくすることができる。
【００１３】
本発明において、前記第１光源配置部には、前記位置検出用光源が前記第２光源配置部に比して多く設けられており、前記第１光源配置部および前記第２光源配置部において前記位置検出用光源１つ当たりの電流値が等しい構成を採用してもよい。かかる構成によれば、第１光源配置部に設けられた位置検出用光源に対する駆動条件と、第２光源配置部に設けられた位置検出用光源に対する駆動条件を相違させなくても、第１光源配置部から出射される位置検出光の光量を、第１光源配置部から出射される位置検出光の光量より大きくすることができる。
【００１４】
本発明において、前記第１光源配置部に設けられた前記位置検出用光源が放出する前記位置検出光と、前記第２光源配置部に設けられた前記位置検出用光源が放出する前記位置検出光とは、ピーク波長が相違する構成を採用してもよい。例えば、前記第１光源配置部に設けられた前記位置検出用光源が放出する前記位置検出光は、前記第２光源配置部に設けられた前記位置検出用光源が放出する前記位置検出光に比して波長が長い構成を採用してもよい。位置検出用光源が放出する位置検出光の波長が相違する場合、同一の条件で駆動した場合でも、位置検出光の光量が相違することがあるので、第１光源配置部には、光量の大きな位置検出用光が放出される位置検出用光源を設ければ、第１光源配置部から出射される位置検出光の光量を、第１光源配置部から出射される位置検出光の光量より大きくすることができる。
【００１５】
本発明を適用した光学式位置検出装置は、例えば、位置検出機能付き表示装置に用いられる。この場合、位置検出機能付き表示装置は、前記検出領域に重なる領域に画像を形成する画像生成装置を有することになる。
【００１６】
本発明に係る位置検出機能付き表示装置は、投射型表示装置などの各種表示装置の他、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。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態１に係る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】本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置の構成を示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る光学式位置検出装置の構成を示す説明図である。
【図４】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断面構成を示す説明図である。
【図６】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断面構成を示す説明図である。
【図８】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】本発明の参考例に係る光学式位置検出装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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、検出領域内における面内方向をＸＹＺ直交座標におけるＸＹ面とし、検出領域内における面内方向に直交する方向をＺ軸方向として説明する。
【００１９】
［実施の形態１］
（位置検出機能付き表示装置の全体構成）
図１は、本発明の実施の形態１に係る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、位置検出機能付き表示装置の要部を斜め上からみた様子を模式的に示す説明図、および横方向からみた様子を模式的に示す説明図である。
【００２０】
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（Ｘ座標位置およびＹ座標位置）を検出する。
【００２１】
詳しくは後述するように、光学式位置検出装置１０は、赤外光からなる位置検出光を放出する複数の位置検出用光源１２を備えた位置検出用光源装置１１と、検出領域１０Ｒに受光部１５１を向けた光検出器１５とを有している。本形態において、位置検出用光源装置１１は、ＸＹ平面に平行に配置された導光板１３も備えている。光検出器１５は、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を備えている。
【００２２】
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部材２２０と、スクリーン部材２２０の一方面２２０ｓ側に表示光を拡大投射する画像投射装置２５０とを有しており、画像生成装置２００は、スクリーン部材２２０上に画像表示領域２０Ｒを有している。かかるスクリーン部材２２０に対して画像投射装置２５０が位置する一方面２２０ｓ側には、光学式位置検出装置１０の検出領域１０Ｒが位置し、スクリーン部材２２０の他方面２２０ｔ側には、導光板１３および位置検出用光源１２を備えた位置検出用光源装置１１が配置されている。本形態において、画像表示領域２０Ｒは検出領域１０Ｒと略重なる領域である。
【００２３】
本形態において、スクリーン部材２２０としては、以下に説明する各種のものを用いることができるが、いずれの場合も、赤外光を通過可能な材質からなる。まず、スクリーン部材２２０としては、表面に白い塗料が塗ってある布地や、エンボス加工された白いビニール素材からなるホワイトスクリーンを用いることができる。また、スクリーン部材２２０としては、光の反射率を高めるために高銀色としたシルバースクリーンを用いることができる。さらに、スクリーン部材２２０としては、布地表面に樹脂加工を行なって光の反射率を高めたパールスクリーンや、表面に細かいガラス粉末が塗布して光の反射率を高めたピーススクリーンを用いることもできる。かかるスクリーン部材２２０は、吊下型の手動式の受光素子付きスクリーン、あるいは電動式の受光素子付きスクリーンとして構成される。
【００２４】
なお、図１（ａ）、（ｂ）には、スクリーン部材２２０の正面に画像投射装置２５０が配置された例を示してあるが、画像投射装置２５０については、図１（ｂ）に一点鎖線で示すように、斜め方向からスクリーン部材２２０に向けて表示光を投射する場合もある。
【００２５】
（光学式位置検出装置１０の基本構成）
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１０の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１０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１３などの構成を示す説明図、および導光板１３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。なお、図２では、Ｚ軸方向を上下方向として表してある。
【００２６】
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、位置検出用光源装置１１は、略長方形の平面形状を有する導光板１３を備えており、導光板１３の側端面１３ｍでは、長辺に相当する辺部分１３ｋ、１３ｌ同士がＹ軸方向で対向し、短辺に相当する辺部分１３ｉ、１３ｊ同士がＸ軸方向で対向している。また、光学式位置検出装置１０は、検出領域１０Ｒに受光部１５１を向けた光検出器１５を備えている。
【００２７】
位置検出用光源装置１１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、４つの位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄを各々独立して駆動する光源駆動回路４６０とを有している。
【００２８】
本形態において、導光板１３の角部分１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ、１３ｈには、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄが配置された光源配置部１Ａ〜１Ｄが設けられており、導光板１３の側端面１３ｍのうち、角部分１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ、１３ｈにおいて位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄが対向する部分が光入射部１３ａ〜１３ｄになっている。ここで、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄは、光入射部１３ａ〜１３ｄと密接するように配置されていることが好ましい。
【００２９】
また、導光板１３は、光入射部１３ａ〜１３ｄから入射した後、導光板１３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と側端面１３ｍとは直交している。
【００３０】
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。
【００３１】
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を発散光として放出する。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ればよい。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。
【００３２】
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Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄ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。
【００３３】
検出領域１０Ｒは、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄが視認側（操作側）に出射される平面的な領域であり、対象物体Ｏｂによる反射光が生じうる領域である。本形態において、検出領域１０Ｒの平面形状は、四角形状であり、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。
【００３４】
検出領域１０Ｒの１つの辺部分の長さ方向の略中央部分に隣接する箇所には光検出器１５が配置されている。光検出器１５には位置検出部４５０が接続されており、かかる位置検出部４５０は、光検出器１５での検出結果に基づいて、対象物体Ｏｂの位置を検出する。
【００３５】
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。従って、導光板１３から検出領域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する強度分布を有することになる。また、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強度分布を有することになる。
【００３６】
（ＸＹ座標を検出するための基本原理）
位置検出部４５０において、光検出器１５での検出に基づいて対象物体ＯｂのＸＹ座標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、そのー例として、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などが挙げられる。また、二つの位置検出光の検出光量の差を求め、この差から、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。これらいずれの方法においても、光検出器１５からの出力値をそのまま演算に用いる方法、光検出器１５を介してキャパシタに蓄電あるいは放電させてキャパシタの端子間電圧が所定の電圧になるまでの時間を演算に用いる方法などを挙げることができる。いずれの場合も、以下に説明する性質を利用したものである。
【００３７】
まず、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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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十ｆｂ）
となるので、
ｆｂ／（ｆａ十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。
【００４４】
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。それ故、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。
【００４５】
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、位置検出部４５０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、論理回路などのハードウェアを用いた位置検出部４５０で処理を行う構成を採用することもできる。かかる位置検出部４５０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。
【００４６】
（本形態の検出方法）
本形態の光学式位置検出装置１０において、検出領域１０Ｒにおける対象物体ＯｂのＸ座標位置を検出するには、位置検出用光源装置１１において、光源駆動回路４６０は、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とを逆相で駆動する。すなわち、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄを点灯させ、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｃを消灯させてＸ軸方向の一方方向が高い強度分布を形成する第１期間と、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｃを点灯させ、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄを消灯させてＸ軸方向の他方方向の出射強度が高い強度分布を形成する第２期間とを交互に設定する。従って、位置検出部４５０において、第１期間と第２期間とにおける光検出器１５の検出値の比や差を用いれば、検出領域１０Ｒでの対象物体ＯｂのＸ座標を検出することができる。
【００４７】
また、検出領域１０Ｒにおける対象物体ＯｂのＹ座標位置を検出するには、位置検出用光源装置１１において、光源駆動回路４６０は、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とを逆相で駆動する。すなわち、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃを点灯させ、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄを消灯させてＹ軸方向の一方方向が高い強度分布を形成する第１期間と、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄを点灯させ、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃを消灯させてＹ軸方向の他方方向の出射強度が高い強度分布を形成する第２期間とを交互に設定する。従って、位置検出部４５０において、第１期間と第２期間とにおける光検出器１５の検出値の比や差を用いれば、検出領域１０Ｒでの対象物体ＯｂのＹ座標を検出することができる。
【００４８】
なお、４つの位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄを同時に点灯させてＺ軸方向に位置検出光の強度分布を形成し、Ｚ座標の検出を行なってもよい。
【００４９】
（光学式位置検出装置１０の詳細構成）
本形態の光学式位置検出装置１０の位置検出用光源装置１１において、導光板１３および検出領域１０Ｒは、互いの角部分および辺部分を同一方向に向けた四角形であり、光検出器１５は、検出領域１０Ｒの辺部分の中央に隣接する１箇所に設けられている。すなわち、導光板１３の辺部分と検出領域１０Ｒの辺部分とは同一方向に向いており、光検出器１５は、検出領域１０Ｒの辺部分の中央に隣接する１箇所に設けられている。従って、光検出器１５は、導光板１３の辺部分１３ｌに隣接する１箇所に設けられていることになる。また、光源配置部１Ａ〜１Ｄは、導光板１３の４つの角部分１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ、１３ｈの各々に設けられている。このため、４つの光源配置部１Ａ〜１Ｄにおいて、光源配置部１Ａ、１Ｃと光源配置部１Ｂ、１Ｄは、光検出器１５からの距離が相違しており、光源配置部１Ａ、１Ｃは、光検出器１５からの距離が長い第１光源配置部である。これに対して、光源配置部１Ｂ、１Ｄは、光源配置部１Ａ、１Ｃに比して光検出器１５からの距離が短い第２光源配置部である。また、光源配置部１Ａ、１Ｃ（第１光源配置部）は、検出領域１０Ｒからみて光検出器１５が位置する側とは反対側に設けられ、光源配置部１Ｂ、１Ｄ（第２光源配置部）は、検出領域１０Ｒからみて光検出器１５が位置する側に設けられている。
【００５０】
このように構成した光学式位置検出装置１０では、図２（ａ）に矢印Ｌｓで示すように、対象物体Ｏｂにおいて光検出器１５が位置する側とは反対側で反射した位置検出光は、対象物体Ｏｂの影になって光検出器１５に到達しなくなるが、対象物体Ｏｂの影になることの影響は、位置検出光Ｌ２ｂ、Ｌ２ｄに比して位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｃの方が大きい。すなわち、位置検出光Ｌ２ａと位置検出光Ｌ２ｂとを比較すると、位置検出光Ｌ２ｂでは強度が小の部分が対象物体Ｏｂの影になるのに対して、位置検出光Ｌ２ａでは強度が大の部分が対象物体Ｏｂの影になるため、対象物体Ｏｂの影になることの影響は、位置検出光Ｌ２ｂに比して位置検出光Ｌ２ａの方が大きい。
【００５１】
そこで、本形態では、まず、光源配置部１Ａ、１Ｃ（第１光源配置部）、および光源配置部１Ｂ、１Ｄ（第２光源配置部）のいずれにも、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄとして、同一定格の発光ダイオードを１個ずつ配置する。
【００５２】
次に、本形態では、光源駆動部４６０は、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄを駆動する際、対象物体Ｏｂの影になることの損失が大きい光源配置部１Ａ、１Ｃの位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃについては、対象物体Ｏｂの影になることの損失が小さい光源配置部１Ｂ、１Ｄの位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄに比して大きな電流で駆動する。このため、図２（ｃ）に示すように、対象物体Ｏｂの影になることの損失が大きい光源配置部１Ａ、１Ｃの位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃからは、対象物体Ｏｂの影になることの損失が小さい光源配置部１Ｂ、１Ｄの位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄに比して位置検出光が大きな光量で放出される。従って、光検出器１５から離れた光源配置部１Ａ、１Ｃから放出された位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｃについても十分な光量をもって光検出器１５で検出することができる。
【００５３】
（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いるので、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ＸＹ座標を検出することができる。かかる検出方式によれば、スクリーン部材２２０の一方面２２０ｓ側に位置検出光の光強度分布を形成すればよいので、必ずしもスクリーン部材２２０の前側に導光板１３を配置する必要がないので、スクリーン部材２２０に画像を表示するタイプの位置検出機能付き表示装置１００を構成するのに適している。
【００５４】
また、本形態の光学式位置検出装置１０の位置検出用光源装置１１において、対象物体Ｏｂの影になることの損失が大きい光源配置部１Ａ、１Ｃの位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃからは、対象物体Ｏｂの影になることの損失が小さい光源配置部１Ｂ、１Ｄの位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄに比して位置検出光が大きな光量で放出される。このため、光検出器１５から離れた光源配置部１Ａ、１Ｃから放出された位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｃについても十分な光量をもって光検出器１５で検出することができる。それ故、光検出器１５での検出結果が安定するので、位置検出精度を向上することができる。
【００５５】
また、光源配置部１Ａ、１Ｃの位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃから放出される位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｃの光量を、光源配置部１Ｂ、１Ｄの位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄから出射される置検出光Ｌ２ｂ、Ｌ２ｄより大きくするにあたって、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃについては、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄに比して大きな電流で駆動する。このため、光源配置部１Ａ〜１Ｄにおいて、配置される位置検出用光源の数を相違させる必要がないので、光学式位置検出装置１０の構成を簡素化することができる。
【００５６】
また、光源配置部１Ａ〜１Ｄにおいて、配置される位置検出用光源の数が１つであるため、４つの位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄのいずれにおいても、導光板１３の対角に向けて位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを放出することができる。それ故、検出領域１０Ｒに対して位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの強度分布を適正に形成することができる。
【００５７】
［実施の形態２］
図３は、本発明の実施の形態２に係る光学式位置検出装置１０の構成を示す説明図であり、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、光学式位置検出装置１０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１３などの構成を示す説明図、および導光板１３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。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号を付して図示し、それらの説明を省略する。
【００５８】
本形態の光学式位置検出装置１０の位置検出用光源装置１１においても、実施の形態１と同様、導光板１３および検出領域１０Ｒは、互いの角部分および辺部分を同一方向に向けた四角形であり、光検出器１５は、検出領域１０Ｒの辺部分の中央に隣接する１箇所に設けられている。また、光源配置部１Ａ〜１Ｄは、導光板１３の４つの角部分１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ、１３ｈの各々に設けられている。このため、光源配置部１Ａ、１Ｃは、光検出器１５からの距離が長い第１光源配置部であるのに対して、光源配置部１Ｂ、１Ｄは、光源配置部１Ａ、１Ｃに比して光検出器１５からの距離が短い第２光源配置部である。
【００５９】
そこで、本形態では、まず、光源配置部１Ａ、１Ｃ（第１光源配置部）には、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃとして、発光ダイオードを２個ずつ配置する。本形態では、光源配置部１Ａにおいて、２つの位置検出用光源１２Ａの一方は、導光板１３の辺部分１３ｋにおいて角部分１３ａ近傍を光入射部１３ａとし、基板辺１３ｉに沿って位置検出光Ｌ２ａを放出する。また、光源配置部１Ａにおいて、２つの位置検出用光源１２Ａの他方は、導光板１３の辺部分１３ｉにおいて角部分１３ａ近傍を光入射部１３ａとし、基板辺１３ｋに沿って位置検出光Ｌ２ａを放出する。光源配置部１Ｃにおいて、２つの位置検出用光源１２Ｃの一方は、導光板１３の辺部分１３ｋにおいて角部分１３ｃ近傍を光入射部１３ｃとし、基板辺１３ｊに沿って位置検出光Ｌ２ｃを放出する。また、光源配置部１Ｃにおいて、２つの位置検出用光源１２Ｃの他方は、導光板１３の辺部分１３ｊにおいて角部分１３ｃ近傍を光入射部１３ｃとし、基板辺１３ｋに沿って位置検出光Ｌ２ｃを放出する。
【００６０】
これに対して、光源配置部１Ｂ、１Ｄ（第２光源配置部）には、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄとして、同一定格の発光ダイオードを１個ずつ配置する。このため、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄは、導光板１３の角部分１３ｆ、１３ｈを光入射部１３ｂ、１３ｄとし、対角に向けて位置検出光Ｌ２ｂ、Ｌ２ｄを放出する。ここで、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄとして用いた発光ダイオードは同一定格である。
【００６１】
また、光源駆動部４６０は、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄを駆動する際、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄのいずれにも同一の駆動電流を供給する。従って、図３（ｃ）に示すように、対象物体Ｏｂの影になることの損失が大きい光源配置部１Ａ、１Ｃからは、対象物体Ｏｂの影になることの損失が小さい光源配置部１Ｂ、１Ｄに比して位置検出光が大きな光量で放出される。このため、光検出器１５から離れた光源配置部１Ａ、１Ｃから放出された位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｃについても十分な光量をもって光検出器１５で検出することができるなど、実施の形態１と同様な効果を奏する。
【００６２】
また、本形態では、光源配置部１Ａ、１Ｃの位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃから放出される位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｃの光量を、光源配置部１Ｂ、１Ｄの位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄから出射される置検出光Ｌ２ｂ、Ｌ２ｄより大きくするにあたって、光源配置部１Ａ、１Ｃには、光源配置部１Ｂ、１Ｄに比して位置検出用光源を多く配置する。このため、光源駆動部４６０から位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄに供給する駆動電流が同一であるため、回路構成を簡素化することができる。
【００６３】
［実施の形態３］
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、同じく、図２を参照して説明する。本形態においても、実施の形態１と同様、導光板１３および検出領域１０Ｒは、互いの角部分および辺部分を同一方向に向けた四角形であり、光検出器１５は、検出領域１０Ｒの辺部分の中央に隣接する１箇所に設けられている。また、光源配置部１Ａ〜１Ｄは、導光板１３の４つの角部分１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ、１３ｈの各々に設けられている。このため、光源配置部１Ａ、１Ｃは、光検出器１５からの距離が長い第１光源配置部であるのに対して、光源配置部１Ｂ、１Ｄは、光源配置部１Ａ、１Ｃに比して光検出器１５からの距離が短い第２光源配置部である。
【００６４】
本形態では、光源配置部１Ａ、１Ｃ（第１光源配置部）、および光源配置部１Ｂ、１Ｄ（第２光源配置部）には、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄとして発光ダイオードが１個ずつ配置されている。また、光源駆動部４６０は、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄを駆動する際、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄのいずれにも同一の駆動電流を供給する。
【００６５】
ここで、光源配置部１Ａ、１Ｃ（第１光源配置部）に配置された位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃと、光源配置部１Ｂ、１Ｄ（第２光源配置部）に配置された位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄとは、出射する赤外光のピーク波長が相違する。例えば、光源配置部１Ａ、１Ｃ（第１光源配置部）に配置された位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃは、ピーク波長が９５０ｎｍの赤外光を放出するのに対して、光源配置部１Ｂ、１Ｄ（第２光源配置部）に配置された位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄは、ピーク波長が８５０ｎｍの赤外光を放出する。すなわち、本形態では、位置検出用光源が放出する位置検出光の波長が相違する場合、同一の条件で駆動した場合でも、位置検出光の光量が相違することを利用して、対象物体Ｏｂの影になることの損失が大きい光源配置部１Ａ、１Ｃからは、対象物体Ｏｂの影になることの損失が小さい光源配置部１Ｂ、１Ｄに比して大きな光量の位置検出光が放出される。なお、本形態において、光検出器１５は、波長が９５０ｎｍおよび８５０ｎｍの赤外光を検出可能である。
【００６６】
このため、光検出器１５から離れた光源配置部１Ａ、１Ｃから放出された位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｃについても十分な光量をもって光検出器１５で検出することができるなど、実施の形態１と同様な効果を奏する。また、本形態によれば、光源配置部１Ａ〜１Ｄにおいて、配置される位置検出用光源の数を相違させる必要がないので、光学式位置検出装置１０の構成を簡素化することができる。また、光源配置部１Ａ〜１Ｄにおいて、配置される位置検出用光源の数が１つであるため、４つの位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄのいずれにおいても、導光板１３の対角に向けて位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを放出することができる。それ故、検出領域１０Ｒに対して位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの強度分布を適正に形成することができる。さらに、光源駆動部４６０から位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄに供給する駆動電流が同一であるため、回路構成を簡素化することができる。
【００６７】
［他の実施の形態］
上記実施の形態では、スクリーン部材２２０の他方面２２０ｔ側に位置検出用光源装置１１を配置したが、スクリーン部材２２０の一方面２２０ｓ側に位置検出用光源装置１１を配置してもよい。上記実施の形態では、投射型表示装置に本発明を適用したが、電子黒板に本発明を適用してもよい。
【００６８】
［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位置検出機能付き表示装置１００を投射型表示装置や電子黒板に適用した例であったが、図４〜図７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８を参照して後述する電子機器に用いることができる。なお、以下に説明する例は実施の形態１を適用した例であるが、実施の形態２、３を適用してもよい。
【００６９】
（位置検出機能付き表示装置１００の変形例１）
図４および図５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。
【００７０】
図４および図５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１５１を向けた光検出器１５（光検出器１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ）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。
【００７１】
（位置検出機能付き表示装置１００の変形例２）
図６および図７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６および図７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。
【００７２】
図６および図７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１５１を向けた光検出器１５（光検出器１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ）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、透光性のカバー部材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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
（電子機器への搭載例）
図８を参照しながら、図４〜図７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８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８（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８（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８（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。
【００８２】
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８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】
【００８３】
１Ａ、１Ｃ・・光源配置部（第１光源配置部）、１Ｂ、１Ｄ・・光源配置部（第２光源配置部）、１０・・光学式位置検出装置、１０Ｒ・・検出領域、１１・・位置検出用光源装置、１２、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ・・位置検出用光源、１３・・導光板、１５・・光検出器、４５０・・位置検出部、４６０・・光源駆動部、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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