(57)【要約】【課題】簡素な構成で、タイミングをずらして複数の位置検出用光源を点灯させ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。【解決手段】光学式位置検出装置１０において、光源駆動回路５０は、複数の位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄに駆動パルスを異なるタイミングで供給して検出領域１０Ｒ内に形成される位置検出光の光強度分布の方向を切り換える。かかる駆動を行なうにあたって、半導体集積回路７０の同一の駆動パルス出力端子７１から出力された駆動パルスを遅延回路５２０によって遅延させて複数の位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄに出力する。【選択図】図４
2011039913.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、
前記対象物体に照射される位置検出光を放出する複数の位置検出用光源を備えた位置検出用光源装置と、
前記複数の位置検出用光源に駆動パルスを異なるタイミングで供給して前記検出領域内に形成される前記位置検出光の光強度分布の方向を切り換える光源駆動回路と、
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光検出器と、
該光検出器での検出結果および前記光強度分布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、
前記光源駆動回路は、前記駆動パルスを出力する駆動パルス出力部を備えた駆動パルス出力回路と、同一の前記駆動パルス出力部から出力された前記駆動パルスを遅延させて当該駆動パルスを前記複数の位置検出用光源に異なるタイミングで出力する遅延回路と、を有していることを特徴とする光学式位置検出装置。
【請求項２】
前記光源駆動回路は、前記駆動パルス出力部として駆動パルス出力端子を備えた半導体集積回路内に構成さ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】
前記遅延回路は、前記駆動パルス出力部と前記位置検出用光源との間に容量および抵抗が電気的に接続されたＣＲ遅延回路であ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】
前記駆動パルス出力回路は、前記駆動パルス出力部を１つ備え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】
前記駆動パルス出力回路は、前記駆動パルス出力部として、互いにずれたタイミングで前記駆動パルスを出力する複数の駆動パルス出力部を備え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６】
前記駆動パルス出力回路は、前記駆動パルス出力部を複数備えるとともに、当該複数の駆動パルス出力端子から前記駆動パルスを出力するタイミングを制御するタイミング制御部を備え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７】
前記位置検出部は、前記駆動パルスの定電流領域が前記位置検出用光源に供給されている期間における前記光検出器での検出結果および前記光強度分布に基づいて前記対象物体の位置を検出するための検出期間選択部を備えていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の光学式位置検出装置。
【請求項８】
前記位置検出用光源装置は、前記複数の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む複数の光入射部と、該光入射部から採り込んだ前記位置検出光を前記検出領域に放出して前記検出領域内に前記強度分布を形成する導光板と、を備えていることを特徴とすることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の光学式位置検出装置。
【請求項９】
請求項１乃至８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。
【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、銀行の端末等の電子機器では、近年、液晶装置等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、光学式等が知られている。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等が必要であるので、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１６に模式的に示すように、導光板１３等を用いて位置検出用光源１２から出射された位置検出光Ｌ２の光強度分布を形成し、指等に当たって反射した位置検出光Ｌ２を光検出器１５で検出する方式の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、少ない数の位置検出用光源１２や光検出器１５で済むという利点がある。また、複数の位置検出用光源１２が点灯するタイミングをずらすことにより、導光板１３から出射される位置検出光Ｌ２の強度分布を交差する方向にタイミングをずらして形成し、各々のタイミングで指等の位置を検出すれば、指等の平面的な座標位置を検出することができる。
【０００７】
しかしながら、複数の位置検出用光源１２が点灯するタイミングをずらすには、位置検出用光源１２の数に相当する数の駆動パルスをタイミングをずらして生成する必要があるとともに、位置検出用光源１２の数に相当する数の駆動パルス出力部を光源駆動回路に設ける必要があるため、回路構成が複雑になるという問題点がある。
【０００８】
特に光源駆動回路を半導体集積回路内に構成した場合、位置検出用光源１２の数に相当する数の駆動パルス出力端子を設ける必要があるため、構成が複雑化してしまい、半導体集積回路の小型化、半導体集積回路の低コスト化、実装面積の縮小化を図れなくなるという問題点がある。
【０００９】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、簡素な構成で、タイミングをずらして複数の位置検出用光源を点灯させ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】
【００１０】
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複数の位置検出用光源を備えた位置検出用光源装置と、前記複数の位置検出用光源に駆動パルスを異なるタイミングで供給して前記検出領域内に形成される前記位置検出光の光強度分布の方向を切り換える光源駆動回路と、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光検出器と、該光検出器での検出結果および前記光強度分布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、前記光源駆動回路は、前記駆動パルスを出力する駆動パルス出力部を備えた駆動パルス出力回路と、同一の前記駆動パルス出力部から出力された前記駆動パルスを遅延させて当該駆動パルスを前記複数の位置検出用光源に異なるタイミングで出力する遅延回路と、を有していることを特徴とする。
【００１１】
本発明では、位置検出光が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いるので、光検出器を介して得られた受光強度および位置検出光の強度分布に基づいて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。また、光源駆動回路は、複数の位置検出用光源に駆動パルスを異なるタイミングで供給して検出領域内に形成される位置検出光の光強度分布の方向を切り換えるため、各タイミングで対象物体の位置を検出すれば、対象物体の各方向での位置を検出することができる。また、光源駆動回路は、タイミングのずれた複数の駆動パルスを形成した後に複数の駆動パルス、を複数の駆動パルス出力部の各々から出力する構成と違って、駆動パルス出力回路の同一の駆動パルス出力部から出力された駆動パルスを遅延回路によって遅延させて複数の位置検出用光源に出力する。このため、タイミングをずらして複数の位置検出用光源を点灯させる場合でも、駆動パルス出力回路の構成を簡素化することができる。
【００１２】
本発明は、前記光源駆動回路が、前記駆動パルス出力部として駆動パルス出力端子を備えた半導体集積回路内に構成されている場合に適用すると効果的である。かかる構成によれば、半導体集積回路の駆動パルス出力端子の数が少なくて済むため、半導体集積回路の小型化、半導体集積回路の低コスト化、実装面積の縮小化を図ることができる。
【００１３】
本発明において、前記遅延回路は、前記駆動パルス出力部と前記位置検出用光源との間に容量および抵抗が電気的に接続されたＣＲ遅延回路であることが好ましい。かかる構成によれば、比較的安価な部品で遅延回路を構成することができる。また、容量の静電容量値および抵抗の抵抗値を所定の値に設定するだけで駆動パルスの遅延時間を任意に設定することができるので、回路構成を簡素化することができる。
【００１４】
本発明において、前記駆動パルス出力回路は、前記駆動パルス出力部を１つ備えている構成を採用することができる。かかる構成によれば、駆動パルス出力回路の構成を最も簡素化することができる。
【００１５】
本発明において、前記駆動パルス出力回路は、前記駆動パルス出力部として、互いにずれたタイミングで前記駆動パルスを出力する複数の駆動パルス出力部を備えている構成を採用してもよい。かかる構成によれば、簡素な構成で、複数の位置検出用光源での点灯のインターバルを任意の条件に設定することができる。
【００１６】
本発明において、前記駆動パルス出力回路は、前記駆動パルス出力部を複数備えるとともに、当該複数の駆動パルス出力端子から前記駆動パルスを出力するタイミングを制御するタイミング制御部を備えている構成を採用してもよい。かかる構成によれば、簡素な構成で、複数の位置検出用光源での点灯パターンの種類を増やすことができる。
【００１７】
本発明において、前記位置検出部は、前記駆動パルスの定電流領域が前記位置検出用光源に供給されている期間における前記光検出器での検出結果および前記光強度分布に基づいて前記対象物体の位置を検出するための検出期間選択部を備えていることが好ましい。かかる構成によれば、遅延回路の採用に伴って、駆動パルスの波形に歪が発生した場合でも、対象物体の位置を正確に検出することができる。
【００１８】
本発明において、前記位置検出用光源装置は、前記複数の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む複数の光入射部と、該光入射部から採り込んだ前記位置検出光を前記検出領域に放出して前記検出領域内に前記強度分布を形成する導光板と、を備えていることが好ましい。かかる構成によれば、複数の位置検出用光源から放出された位置検出光を導光板で伝播させることによって、位置検出光の強度分布を形成することができるので、位置検出用光源装置の構成の簡素化を図ることができる。
【００１９】
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等といった直視型表示装置を用いることができる。
【００２０】
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、銀行の端末等の電子機器に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【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で形成される位置検出光の強度分布の説明図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置の電気的構成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ける光源駆動回路の具体的な構成を示す説明図である。
【図６】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光源駆動回路の具体的な構成を示す説明図である。
【図７】本発明の実施の形態３に係る光学式位置検出装置における光源駆動回路の具体的な構成を示す説明図である。
【図８】本発明の実施の形態４に係る光学式位置検出装置における光源駆動回路の具体的な構成を示す説明図である。
【図９】本発明の実施の形態５に係る光学式位置検出装置に用いた位置検出用光源装置の説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態５に係る光学式位置検出装置における光源駆動回路の具体的な構成を示す説明図である。
【図１１】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１２】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１３】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１４】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１５】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１６】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】
【００２２】
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。以下、本発明を適用した位置検出装置および位置検出機能付き表示装置の基本的な構成を説明した後、各実施の形態を説明する。
【００２３】
［基本構成］
（位置検出装置および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。
【００２４】
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等の対象物体を検出領域１０Ｒに接近させた際、対象物体Ｏｂの平面的な位置を検出する。
【００２５】
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装置１１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。本形態において、位置検出用光源装置１１は、位置検出光を放出する複数の位置検出用光源１２と、位置検出用光源１２から放出された位置検出光を採り込んで検出領域１０Ｒに向けて出射する導光板１３とを備えている。また、光学式位置検出装置１０は、位置検出用光源１２を駆動する光源駆動部（図１には図示せず）や、光検出器１５での受光結果に基づいて対象物体の位置を検出するための位置検出部（図１には図示せず）を備えている。
【００２６】
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。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。本形態において、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り、横長の略長方形である。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。
【００２７】
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。
【００２８】
（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１０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等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。図３は、本発明を適用した光学式位置検出装置１０で形成される位置検出光の強度分布の説明図であり、図３（ａ）〜（ｆ）には、複数の位置検出用光源の点灯パターンによって位置検出光の強度分布が変化する様子を示してある。
【００２９】
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、本形態の光学式位置検出装置１０に用いた位置検出用光源装置１１において、導光板１３は略長方形の平面形状を有しており、導光板１３の側端面１３ｍでは、長辺部分１３ｋ、１３ｌ同士が対向し、短辺部分１３ｉ、１３ｊ同士が対向している。かかる導光板１３の形状に対応して、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）を有しており、導光板１３は、側端面１３ｍに、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄが入射する４つの光入射部１３ａ〜１３ｄ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と側端面１３ｍとは直交している。光学式位置検出装置１０は、検出領域１０Ｒに受光部１５ａを向けた光検出器１５を備えている。
【００３０】
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の角部分１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ、１３ｈに設けられている。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等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。
【００３１】
導光板１３は、ポリカーボネートやアクリル樹脂等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）等が設けられており、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等の光学シートが配置される場合もある。
【００３２】
位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄは、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）等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、点滅等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、指やタッチペン等の対象物体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が指等の人体であれば、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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。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。
【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】
本形態の位置検出機能付き表示装置１００においては、４つの位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄの点灯パターンを順次切り換えて、位置検出用光源の強度分布の方向を順次切り換える。より具体的には、４つの位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄのうち、位置検出用光源１２Ａを点灯させて、図３（ａ）に示すように、図２（ｂ）に矢印Ａで示す方向の強度分布を形成する。同様に、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄを順次点灯させて、図３（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示す強度分布を形成する。さらに、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂを同時に点灯させて、図３（ｅ）に示すように、Ｘ軸方向の強度分布を形成するとともに、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｃを同時に点灯させて、図３（ｆ）に示すように、図３（ｅ）とは逆のＸ軸方向の強度分布を形成する。さらにまた、図示を省略するが、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃを同時に点灯させて、Ｙ軸方向の強度分布を形成するとともに、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄを同時に点灯させて、逆のＹ軸方向の強度分布を形成する。
【００３７】
（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、この差の絶対値から、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等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。
【００３８】
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。
【００３９】
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に指等の対象物体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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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、例えば直線関係があれば、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。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。
【００４３】
また、Ｘ軸方向の位置検出を行なう際には、例えば、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、Ｘ軸方向に位置検出光の強度分布を生成してもよい。同様に、Ｙ軸方向の位置検出を行なう際には、Ｘ軸方向の位置検出と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、Ｙ軸方向に位置検出光の強度分布を生成してもよい。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。また、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。
【００４４】
このようにして光検出器１５により検出される位置検出光の光量比等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、論理回路等のハードウェアを用いた位置検出部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。
【００４５】
［実施の形態１］
（光学式位置検出装置１０の電気的構成）
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の電気的構成を示す説明図である。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における光源駆動回路５０の具体的な構成を示す説明図であり、図５（ａ）、（ｂ）は、光源駆動回路５０の回路図、および駆動パルスが位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄに出力されるタイミング等を示すタイミングチャートである。
【００４６】
図４に示すように、本形態の光学式位置検出装置１０は、位置検出用光源装置１１と、位置検出用光源装置１１の位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄに駆動パルスを異なるタイミングで供給して検出領域１０Ｒ内に形成される位置検出光の光強度分布の方向を切り換える光源駆動回路５０と、光検出器１５と、光検出器１５での検出結果および光強度分布に基づいて対象物体の位置を検出する位置検出部６０とを有している。本形態において、位置検出部６０はＸＹ座標検出部６４０を備えており、ＸＹ座標検出部６４０は、Ｘ座標検出部６６０およびＹ座標検出部６７０を備えている。
【００４７】
詳しくは後述するように、光源駆動回路５０は、駆動パルス（例えば、電流パルス）を出力する駆動パルス出力回路５１０と、駆動パルスを遅延させて駆動パルスを位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄに異なるタイミングで出力する遅延回路５２０とを備えている。また、位置検出部６０は、駆動パルスの定電流領域が位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄに供給されている期間における光検出器１５での検出結果および光強度分布に基づいて対象物体Ｏｂの位置を検出するための検出期間選択部６３０を備えている。
【００４８】
図４および図５（ａ）に示すように、本形態の光学式位置検出装置１０において、駆動パルス出力回路５１０および位置検出部６０は、制御ＩＣとして用いられる半導体集積回路７０に構成されており、遅延回路５２０は、半導体集積回路７０の外部に設けられた外部回路からなる。半導体集積回路７０は、駆動パルス出力回路５１０から遅延回路５２０に駆動パルスを出力するための駆動パルス出力部として、１つの駆動パルス出力端子７１のみを備えている。なお、半導体集積回路７０は、グランド電位を位置検出用光源装置１１に供給するためのグランド端子７９や、光検出器１５での検出結果が入力される２つの入力端子７７、７８を備えている。ここで、２つの入力端子７７、７８のうちの１つはグランド端子として用いられることがあり、この場合、入力端子７７、７８のうちの１つについては、グランド端子７９と共用されることもある。
【００４９】
図５（ａ）に示すように、光源駆動回路５０は、半導体集積回路７０に構成された駆動パルス出力回路５１０と、半導体集積回路７０の１つの駆動パルス出力端子７１（駆動パルス出力回路５１０の駆動パルス出力部）から位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄの各々のアノードに駆動パルスを供給するための配線５４０とを備えている。配線５４０は、駆動パルス出力端子７１から延在する共通線５４５と、共通線５４５から分岐して複数の位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄの各々に延在する支線５４１〜５４４とを備えている。また、光源駆動回路５０は、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄのカソードに電気的に接続された共通のグランド線５９０を備えている。
【００５０】
かかる光源駆動回路５０に遅延回路５２０を構成するにあたって、本形態では、遅延回路５２０をＣＲ遅延回路として構成し、かかるＣＲ遅延回路は、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄの各々に直列に電気的に接続されたＣＲ回路を備えている。また、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄに電気的に接続された複数のＣＲ回路は、互いに並列に電気的に接続している状態にある。
【００５１】
より具体的には、位置検出用光源１２Ａに接続する支線５４１には、容量Ｃ11および抵抗Ｒ11を備えたＣＲ回路が電気的に接続され、支線５４１には、容量Ｃ11の静電容量値と抵抗Ｒ11の抵抗値とを乗じた値で規定される時定数ＣＲ11が付されている。同様に、位置検出用光源１２Ｂに接続する支線５４２には、容量Ｃ12および抵抗Ｒ12を備えたＣＲ回路が電気的に接続され、支線５４２には、容量Ｃ12の静電容量値と抵抗Ｒ12の抵抗値とを乗じた値で規定される時定数ＣＲ12が付されている。他の支線５４３、５４４にも、支線５４１、５４２と同様、容量Ｃ13および抵抗Ｒ13を備えたＣＲ回路、および容量Ｃ14および抵抗Ｒ14を備えたＣＲ回路が電気的に接続され、支線５４３、５４４には、容量Ｃ13の静電容量値と抵抗Ｒ13の抵抗値とを乗じた値で規定される時定数ＣＲ13および容量Ｃ14の静電容量値と抵抗Ｒ14の抵抗値とを乗じた値で規定される時定数ＣＲ14が付されている。ここで、時定数ＣＲ11、ＣＲ12、ＣＲ13、ＣＲ14には、以下の関係
ＣＲ11＜ＣＲ12＜ＣＲ13＜ＣＲ14
がある。
【００５２】
このように構成した光学式位置検出装置１０においては、図２（ｂ）に示す位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄを順次点灯させて、図３（ａ）〜（ｄ）に示す位置検出光の強度分布を順次形成し、ＸＹ座標を検出する。
【００５３】
より具体的には、図５（ａ）、（ｂ）において、半導体集積回路７０の１つの駆動パルス出力端子７１から駆動パルスが出力されると、駆動パルスは、まず、時定数ＣＲ11によって規定される遅れをもって位置検出用光源１２Ａを点灯させた後、消灯させる。その後、駆動パルスは、時定数ＣＲ12によって規定される遅れをもって位置検出用光源１２Ｂを点灯させた後、消灯させる。かかる期間において、光検出器１５は、対象物体Ｏｂで反射した位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂを順次、検出する。そして、位置検出部６０のＸＹ座標検出部６４０は、光検出器１５での受光結果および位置検出光の強度分布に基づいて、図２（ｂ）に示すＡ方向における対象物体Ｏｂの位置を検出する。
【００５４】
その後、駆動パルスは、時定数ＣＲ13によって規定される遅れをもって位置検出用光源１２Ｃを点灯させた後、消灯させる。その後、駆動パルスは、時定数ＣＲ14によって規定される遅れをもって位置検出用光源１２Ｄを点灯させた後、消灯させる。かかる期間において、光検出器１５は、対象物体Ｏｂで反射した位置検出光Ｌ２ｃ、Ｌ２ｄを順次、検出する。そして、位置検出部６０のＸＹ座標検出部６４０は、光検出器１５での受光結果および位置検出光の強度分布に基づいて、図２（ｂ）に示すＢ方向における対象物体Ｏｂの位置を検出する。
【００５５】
しかる後に、ＸＹ座標検出部６４０では、Ａ方向における対象物体Ｏｂの位置の検出結果、およびＢ方向における対象物体Ｏｂの位置の検出結果に基づいて、Ｘ座標検出部６６０が対象物体ＯｂのＸ座標を検出し、Ｙ座標検出部６７０が対象物体ＯｂのＹ座標を検出する。
【００５６】
ここで、駆動パルス出力端子７１から出力された駆動パルスは方形波パルスであるが、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄに実際に供給される駆動パルスの波形は、遅延回路５２０のＣＲ回路により歪むことになる。しかるに本形態では、位置検出部６０は、駆動パルスの定電流領域が位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄに供給されている期間における光検出器１５での検出結果および光強度分布に基づいて対象物体Ｏｂの位置を検出するための検出期間選択部６３０を備えており、駆動パルスの定電流領域が位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄに供給されている期間のみの光検出器１５の検出結果を利用する。かかる検出期間選択部６３０は、例えば、駆動パルス出力回路５１０から出力された信号に基づいて、光検出器１５の検出動作あるいは光検出器１５の検出結果に対して、時間的なマスキングをかけるマスキング回路等により実現することができる。
【００５７】
なお、本形態では、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄのいずれに対してもＣＲ回路（遅延回路５２０）を設けたが、最初に点灯する位置検出用光源１２ＡにはＣＲ回路を設けず、位置検出用光源１２Ｂ〜１２ＤのみにＣＲ回路（遅延回路５２０）を設けてもよい。
【００５８】
（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。また、光源駆動回路５０は、複数の位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄに駆動パルスを異なるタイミングで供給して検出領域１０Ｒ内に形成される位置検出光の光強度分布の方向を切り換える。このため、各タイミングで光検出器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。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。
【００５９】
また、光源駆動回路５０は、タイミングのずれた複数の駆動パルスを形成した後に複数の駆動パルスを複数の駆動パルス出力部の各々から出力する構成と違って、半導体集積回路７０の同一の駆動パルス出力端子７１（駆動パルス出力回路５１０の同一の駆動パルス出力部）から出力された駆動パルスを遅延回路５２０によって遅延させて複数の位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄに出力する。このため、タイミングをずらして複数の位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄを点灯させる場合でも、駆動パルス出力回路５１０の構成を簡素化することができる。
【００６０】
特に本形態では、駆動パルス出力回路５１０が、駆動パルス出力端子７１を備えた半導体集積回路７０内に構成されている場合に本発明を適用している。このため、半導体集積回路７０の駆動パルス出力端子７１の数が１つで済むため、半導体集積回路７０の小型化、半導体集積回路７０の低コスト化、実装面積の縮小化を図ることができる。しかも、本形態において、半導体集積回路７０の駆動パルス出力回路５１０は、駆動パルス出力端子７１を１つのみ備えているため、構成を最も簡素化することができる。
【００６１】
また、遅延回路５２０は、駆動パルス出力端子７１と位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄとの間に容量および抵抗が電気的に接続されたＣＲ遅延回路である。このため、比較的安価な部品で遅延回路５２０を構成することができる。また、容量の静電容量値および抵抗の抵抗値を所定の値に設定するだけで駆動パルスの遅延時間を任意に設定することができるので、回路構成を簡素化することができる。
【００６２】
さらに、位置検出部６０は検出期間選択部６３０を備えているため、駆動パルスの定電流領域が位置検出用光源１２Ａから１２Ｄに供給されている期間における光検出器１５での検出結果および光強度分布に基づいて対象物体Ｏｂの位置を検出することができる。従って、遅延回路５２０の採用に伴って、駆動パルスの立ち上がり部分の波形および立下り部分の波形に歪が発生した場合でも、対象物体Ｏｂの位置を正確に検出することができる。
【００６３】
［実施の形態２］
図６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光源駆動回路５０の具体的な構成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。また、光源駆動回路５０等の基本的な説明には図４を参照する。
【００６４】
図４および図６に示すように、本形態の光学式位置検出装置１０でも、実施の形態１と同様、位置検出用光源装置１１の位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄに駆動パルスを異なるタイミングで供給して検出領域１０Ｒ内に形成される位置検出光の光強度分布の方向を切り換える光源駆動回路５０と、光検出器１５での検出結果および光強度分布に基づいて対象物体の位置を検出する位置検出部６０とを有している。また、光源駆動回路５０は、駆動パルスを出力する駆動パルス出力回路５１０と、駆動パルスを遅延させて駆動パルスを位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄに異なるタイミングで出力する遅延回路５２０とを備えている。また、位置検出部６０は、駆動パルスの定電流領域が位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄに供給されている期間における光検出器１５での検出結果および光強度分布に基づいて対象物体Ｏｂの位置を検出するための検出期間選択部６３０を備えている。
【００６５】
駆動パルス出力回路５１０および位置検出部６０は、制御ＩＣとして用いられる半導体集積回路７０に構成されており、遅延回路５２０は、半導体集積回路７０の外部に設けられた外部回路からなる。半導体集積回路７０は、駆動パルス出力回路５１０から遅延回路５２０に駆動パルスを出力するための駆動パルス出力部として、１つの駆動パルス出力端子７１のみを備えている。
【００６６】
本形態において、光源駆動回路５０は、半導体集積回路７０に構成された駆動パルス出力回路５１０と、半導体集積回路７０の１つの駆動パルス出力端子７１（駆動パルス出力回路５１０の駆動パルス出力部）から位置検出用光源１２Ａに駆動パルスを供給するための配線５５１とを備えている。また、配線５５１の途中位置からは、位置検出用光源１２Ｂに駆動パルスを供給するための配線５５２が分岐し、配線５５２の途中位置からは、位置検出用光源１２Ｃに駆動パルスを供給するための配線５５３が分岐し、配線５５３の途中位置からは、位置検出用光源１２Ｄに駆動パルスを供給するための配線５５４が分岐している。
【００６７】
かかる光源駆動回路５０に遅延回路５２０を構成するにあたって、本形態では、遅延回路５２０をＣＲ遅延回路として構成し、かかるＣＲ遅延回路は、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄの各々に直列に電気的に接続されたＣＲ回路を備えている。また、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄに電気的に接続された複数のＣＲ回路は、互いに直列に電気的に接続している状態にある。
【００６８】
より具体的には、位置検出用光源１２Ａに接続する配線５５１において、駆動パルス出力端子７１と、配線５５１と配線５５２との接続位置との間には、容量Ｃ11および抵抗Ｒ11を備えたＣＲ回路が電気的に接続され、配線５５１には、容量Ｃ11の静電容量値と抵抗Ｒ11の抵抗値とを乗じた値で規定される時定数ＣＲ11が付されている。また、位置検出用光源１２Ｂに接続する配線５５２において、配線５５１と配線５５２との接続位置と、配線５５２と配線５５３との接続位置との間には、容量Ｃ12および抵抗Ｒ12を備えたＣＲ回路が電気的に接続され、配線５５２には、時定数ＣＲ12と、容量Ｃ12の静電容量値と抵抗Ｒ12の抵抗値とを乗じた値で規定される時定数ＣＲ12とが付されている。また、位置検出用光源１２Ｃに接続する配線５５３において、配線５５２と配線５５３との接続位置と、配線５５３と配線５５４との接続位置との間には、容量Ｃ13および抵抗Ｒ13を備えたＣＲ回路が電気的に接続され、配線５５３には、時定数ＣＲ11と、時定数ＣＲ12と、容量Ｃ13の静電容量値と抵抗Ｒ13の抵抗値とを乗じた値で規定される時定数ＣＲ13とが付されている。また、位置検出用光源１２Ｄに接続する配線５５４には、容量Ｃ14および抵抗Ｒ14を備えたＣＲ回路が電気的に接続され、配線５５４には、時定数ＣＲ11と、時定数ＣＲ12と、時定数ＣＲ13と、容量Ｃ14の静電容量値と抵抗Ｒ14の抵抗値とを乗じた値で規定される時定数ＣＲ14が付されている。ここで、時定数ＣＲ11、ＣＲ12、ＣＲ13、ＣＲ14は、例えば、以下の関係
ＣＲ11＝ＣＲ12＝ＣＲ13＝ＣＲ14
がある。
【００６９】
このように構成した光学式位置検出装置１０においても、実施の形態１と同様、図２（ｂ）に示す位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄを順次点灯させて、図３（ａ）〜（ｄ）に示す位置検出光の強度分布を順次形成し、ＸＹ座標を検出する。より具体的には、図５（ｂ）を参照して説明したように、半導体集積回路７０の１つの駆動パルス出力端子７１から駆動パルスが出力されると、駆動パルスは、遅延回路５２０によって、位置検出用光源１２Ａ〜２Ｄにタイミングがずれながら印加される。従って、光検出器１５での受光結果および位置検出光の強度分布に基づいて、図２（ｂ）に示すＡ方向における対象物体Ｏｂの位置を検出するとともに、図２（ｂ）に示すＢ方向における対象物体Ｏｂの位置を検出することができる。それ故、ＸＹ座標検出部６４０では、Ａ方向における対象物体Ｏｂの位置の検出結果、およびＢ方向における対象物体Ｏｂの位置の検出結果に基づいて、Ｘ座標検出部６６０が対象物体ＯｂのＸ座標を検出し、Ｙ座標検出部６７０が対象物体ＯｂのＹ座標を検出する。
【００７０】
また、本形態でも、位置検出部６０は検出期間選択部６３０を備えており、駆動パルスの定電流領域が位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄに供給されている期間のみの光検出器１５の検出結果を利用する。
【００７１】
なお、本形態では、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄのいずれに対してもＣＲ回路（遅延回路５２０）を設けたが、最初に点灯する位置検出用光源１２ＡにはＣＲ回路を設けず、位置検出用光源１２Ｂ〜１２ＤのみにＣＲ回路（遅延回路５２０）を設けてもよい。
【００７２】
以上説明したように、本形態の光学式位置検出装置１０でも、実施の形態１と同様、光源駆動回路５０は、半導体集積回路７０の同一の駆動パルス出力端子７１（駆動パルス出力回路５１０の同一の駆動パルス出力部）から出力された駆動パルスを遅延回路５２０によって遅延させて複数の位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄに出力する。このため、タイミングをずらして複数の位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄを点灯させる場合でも、駆動パルス出力回路５１０の構成を簡素化することができる。また、半導体集積回路７０の駆動パルス出力端子７１の数が１つで済むため、半導体集積回路７０の小型化、半導体集積回路７０の低コスト化、実装面積の縮小化を図ることができる等、実施の形態１と同様な効果を奏する。
【００７３】
また、本形態では、時定数ＣＲ11、ＣＲ12、ＣＲ13、ＣＲ14は、例えば、以下の関係
ＣＲ11＝ＣＲ12＝ＣＲ13＝ＣＲ14
でもよいことから、容量Ｃ11、Ｃ12、Ｃ13、Ｃ14、および抵抗Ｒ11、Ｒ12、Ｒ13、Ｒ14として、同一定格のものを用いることができるという利点がある。
【００７４】
［実施の形態３］
図７は、本発明の実施の形態３に係る光学式位置検出装置における光源駆動回路５０の具体的な構成を示す説明図であり、図７（ａ）、（ｂ）は、光源駆動回路５０の回路図、および駆動パルスが位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄに出力されるタイミング等を示すタイミングチャートである。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。また、光源駆動回路５０等の基本的な説明には図４を参照する。
【００７５】
図４および図７（ａ）に示すように、本形態の光学式位置検出装置１０でも、実施の形態１と同様、位置検出用光源装置１１の位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄに駆動パルスを異なるタイミングで供給して検出領域１０Ｒ内に形成される位置検出光の光強度分布の方向を切り換える光源駆動回路５０と、光検出器１５での検出結果および光強度分布に基づいて対象物体の位置を検出する位置検出部６０とを有している。また、光源駆動回路５０は、駆動パルスを出力する駆動パルス出力回路５１０と、駆動パルスを遅延させて駆動パルスを位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄに異なるタイミングで出力する遅延回路５２０とを備えている。また、位置検出部６０は、駆動パルスの定電流領域が位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄに供給されている期間における光検出器１５での検出結果および光強度分布に基づいて対象物体Ｏｂの位置を検出するための検出期間選択部６３０を備えている。駆動パルス出力回路５１０および位置検出部６０は、制御ＩＣとして用いられる半導体集積回路７０に構成されており、遅延回路５２０は、半導体集積回路７０の外部に設けられた外部回路からなる。
【００７６】
本形態において、半導体集積回路７０は、駆動パルス出力回路５１０から遅延回路５２０に駆動パルスを出力するための駆動パルス出力部として、複数の駆動パルス出力端子、本形態では、２つの駆動パルス出力端子（第１駆動パルス出力端子７２および第２駆動パルス出力端子７３）を備えている。ここで、２つの駆動パルス出力端子（第１駆動パルス出力端子７２および第２駆動パルス出力端子７３）からは各々、予め固定されたタイミングで駆動パルスが出力される。本形態では、第１駆動パルス出力端子７２から駆動パルスが出力された後、所定の時間が経過した後、第２駆動パルス出力端子７３から駆動パルスが出力される。
【００７７】
本形態において、光源駆動回路５０は、半導体集積回路７０に構成された駆動パルス出力回路５１０と、半導体集積回路７０の第１駆動パルス出力端子７２から位置検出用光源１２Ａに駆動パルスを供給するための配線５６１とを備えている。配線５６１の途中位置からは、位置検出用光源１２Ｂに駆動パルスを供給するための配線５６２が分岐している。
【００７８】
また、光源駆動回路５０は、半導体集積回路７０の第２駆動パルス出力端子７３から位置検出用光源１２Ｃに駆動パルスを供給するための配線５６３を備えている。また、配線５６３の途中位置からは、位置検出用光源１２Ｄに駆動パルスを供給するための配線５６４が分岐している。
【００７９】
かかる光源駆動回路５０に遅延回路５２０を構成するにあたって、本形態では、位置検出用光源１２Ａに接続する配線５６１において、配線５６１と配線５６２との接続位置と、位置検出用光源１２Ａとの間には、容量Ｃ11および抵抗Ｒ11を備えたＣＲ回路が電気的に接続され、配線５６１には、容量Ｃ11の静電容量値と抵抗Ｒ11の抵抗値とを乗じた値で規定される時定数ＣＲ11が付されている。また、位置検出用光源１２Ｂに接続する配線５６２には、容量Ｃ12および抵抗Ｒ12を備えたＣＲ回路が電気的に接続され、配線５６２には、容量Ｃ12の静電容量値と抵抗Ｒ12の抵抗値とを乗じた値で規定される時定数ＣＲ12が付されている。
【００８０】
また、位置検出用光源１２Ｃに接続する配線５６３において、配線５６３と配線５６４との接続位置と、位置検出用光源１２Ｃとの間には、容量Ｃ13および抵抗Ｒ13を備えたＣＲ回路が電気的に接続され、配線５６３には、容量Ｃ13の静電容量値と抵抗Ｒ13の抵抗値とを乗じた値で規定される時定数ＣＲ13が付されている。また、位置検出用光源１２Ｄに接続する配線５６４には、容量Ｃ14および抵抗Ｒ14を備えたＣＲ回路が電気的に接続され、配線５６４には、容量Ｃ14の静電容量値と抵抗Ｒ14の抵抗値とを乗じた値で規定される時定数ＣＲ14が付されている。
【００８１】
ここで、時定数ＣＲ11、ＣＲ12、ＣＲ13、ＣＲ14には、以下の関係
ＣＲ11＜ＣＲ12
ＣＲ13＜ＣＲ14
がある。
【００８２】
このように構成した光学式位置検出装置１０においては、図２（ｂ）に示す位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄを順次点灯させて、図３（ａ）〜（ｄ）に示す位置検出光の強度分布を順次形成し、ＸＹ座標を検出する。
【００８３】
より具体的には、図７（ａ）、（ｂ）において、半導体集積回路７０の第１駆動パルス出力端子７２から駆動パルスが出力されると、駆動パルスは、まず、時定数ＣＲ11によって規定される遅れをもって位置検出用光源１２Ａを点灯させる。その後、駆動パルスは、時定数ＣＲ12によって規定される遅れをもって位置検出用光源１２Ｂを点灯させる。
【００８４】
その後、半導体集積回路７０の第２駆動パルス出力端子７３から駆動パルスが出力されると、駆動パルスは、まず、時定数ＣＲ13によって規定される遅れをもって位置検出用光源１２Ｃを点灯させる。その後、駆動パルスは、時定数ＣＲ14によって規定される遅れをもって位置検出用位置検出用光源１２Ｄを点灯させる。従って、光検出器１５での受光結果および位置検出光の強度分布に基づいて、図２（ｂ）に示すＡ方向における対象物体Ｏｂの位置を検出するとともに、図２（ｂ）に示すＢ方向における対象物体Ｏｂの位置を検出することができる。それ故、ＸＹ座標検出部６４０では、Ａ方向における対象物体Ｏｂの位置の検出結果、およびＢ方向における対象物体Ｏｂの位置の検出結果に基づいて、Ｘ座標検出部６６０が対象物体ＯｂのＸ座標を検出し、Ｙ座標検出部６７０が対象物体ＯｂのＹ座標を検出する。
【００８５】
また、本形態でも、位置検出部６０は検出期間選択部６３０を備えており、駆動パルスの定電流領域が位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄに供給されている期間のみの光検出器１５の検出結果を利用する。
【００８６】
なお、本形態では、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄのいずれに対してもＣＲ回路（遅延回路５２０）を設けたが、第１駆動パルス出力端子７２から出力された駆動パルスによって最初に点灯する位置検出用光源１２Ａ、および第２駆動パルス出力端子７３から出力された駆動パルスによって最初に点灯する位置検出用光源１２ＣにはＣＲ回路を設けず、位置検出用光源１２Ｂ、１２ＤのみにＣＲ回路（遅延回路５２０）を設けてもよい。
【００８７】
以上説明したように、本形態の光学式位置検出装置１０でも、実施の形態１と同様、光源駆動回路５０は、半導体集積回路７０の同一の駆動パルス出力端子７１（駆動パルス出力回路５１０の同一の駆動パルス出力部）から出力された駆動パルスを遅延回路５２０によって遅延させて複数の位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄに出力する。このため、タイミングをずらして複数の位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄを点灯させる場合でも、駆動パルス出力回路５１０の構成を簡素化することができる。
【００８８】
また、半導体集積回路７０の駆動パルス出力端子の数が２つで済むため、半導体集積回路７０の小型化、半導体集積回路７０の低コスト化、実装面積の縮小化を図ることができる等、実施の形態１と同様な効果を奏する。
【００８９】
さらに、半導体集積回路７０は、２つの駆動パルス出力端子（第１駆動パルス出力端子７２および第２駆動パルス出力端子７３）を備えているため、第１駆動パルス出力端子７２および第２駆動パルス出力端子７３から駆動パルスが出力されるインターバルについては任意に設定することができる。それ故、位置検出用光源１２Ｂが点灯するタイミングと、位置検出用光源１２Ｃが点灯するタイミングについては遅延回路５２０の時定数の影響をうけずに任意に設定することができる。
【００９０】
［実施の形態４］
図８は、本発明の実施の形態４に係る光学式位置検出装置における光源駆動回路５０の具体的な構成を示す説明図であり、図８（ａ）、（ｂ）は、光源駆動回路５０の回路図、および駆動パルスが位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄに出力されるタイミング等を示すタイミングチャートである。なお、本形態の基本的な構成は実施の形態１、３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。また、光源駆動回路５０等の基本的な説明には図４を参照する。
【００９１】
図４および図８（ａ）に示すように、本形態の光学式位置検出装置１０でも、実施の形態１と同様、位置検出用光源装置１１の位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄに駆動パルスを異なるタイミングで供給して検出領域１０Ｒ内に形成される位置検出光の光強度分布の方向を切り換える光源駆動回路５０と、光検出器１５での検出結果および光強度分布に基づいて対象物体の位置を検出する位置検出部６０とを有している。また、光源駆動回路５０は、駆動パルス（例えば、電流パルス）を出力する駆動パルス出力回路５１０と、駆動パルスを遅延させて駆動パルスを位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄに異なるタイミングで出力する遅延回路５２０とを備えている。また、位置検出部６０は、駆動パルスの定電流領域が位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄに供給されている期間における光検出器１５での検出結果および光強度分布に基づいて対象物体Ｏｂの位置を検出するための検出期間選択部６３０を備えている。駆動パルス出力回路５１０および位置検出部６０は、制御ＩＣとして用いられる半導体集積回路７０に構成されており、遅延回路５２０は、半導体集積回路７０の外部に設けられた外部回路からなる。
【００９２】
本形態において、半導体集積回路７０は、駆動パルス出力回路５１０から遅延回路５２０に駆動パルスを出力するための駆動パルス出力部として、複数の駆動パルス出力端子、本形態では、２つの駆動パルス出力端子（第１駆動パルス出力端子７４および第２駆動パルス出力端子７５）を備えている。
【００９３】
ここで、駆動パルス出力回路５１０には、駆動パルスを生成する駆動パルス生成回路５１１と、タイミング制御部５１２とが形成されている。また、タイミング制御部５１２は、第１駆動パルス出力端子７４から駆動パルスを出力するタイミングを制御する第１タイミング制御部５１３と、第２駆動パルス出力端子７５から駆動パルスを出力するタイミングを制御する第２タイミング制御部５１４とを備えている。本形態では、図８（ｂ）に示すように、タイミング制御部５１２（第１タイミング制御部５１３および第２タイミング制御部５１４）の制御の下、まず、第１駆動パルス出力端子７４および第２駆動パルス出力端子７５から駆動パルスを同時出力した後、第１駆動パルス出力端子７４から駆動パルスを再度出力し、しかる後に、第２駆動パルス出力端子７５から駆動パルスを再度出力する。
【００９４】
本形態において、光源駆動回路５０は、半導体集積回路７０に構成された駆動パルス出力回路５１０と、半導体集積回路７０の第１駆動パルス出力端子７４から位置検出用光源１２Ａに駆動パルスを供給するための配線５６１とを備えており、配線５６１の途中位置からは、位置検出用光源１２Ｂに駆動パルスを供給するための配線５６２が分岐している。また、光源駆動回路５０は、半導体集積回路７０の第２駆動パルス出力端子７５から位置検出用光源１２Ｄに駆動パルスを供給するための配線５６６を備えており、配線５６６の途中位置からは、位置検出用光源１２Ｃに駆動パルスを供給するための配線５６７が分岐している。
【００９５】
かかる光源駆動回路５０に遅延回路５２０を構成するにあたって、本形態では、位置検出用光源１２Ａに接続する配線５６１にはＣＲ回路が接続されておらず、位置検出用光源１２Ｃに接続する配線５６６にも、配線５６１と同様、ＣＲ回路が接続されていない。これに対して、位置検出用光源１２Ｂに接続する配線５６２には、容量Ｃ12および抵抗Ｒ12を備えたＣＲ回路が電気的に接続され、配線５６２には、容量Ｃ12の静電容量値と抵抗Ｒ12の抵抗値とを乗じた値で規定される時定数ＣＲ12が付されている。また、位置検出用光源１２Ｃに接続する配線５６３には、容量Ｃ13および抵抗Ｒ13を備えたＣＲ回路が電気的に接続され、配線５６３には、容量Ｃ13の静電容量値と抵抗Ｒ13の抵抗値とを乗じた値で規定される時定数ＣＲ13が付されている。ここで、時定数ＣＲ12、ＣＲ13には、以下の関係
ＣＲ12＝ＣＲ13
がある。
【００９６】
このように構成した光学式位置検出装置１０においては、Ｘ座標を検出するには、図２（ｂ）に示す位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄを同時点灯させて図３（ｅ）に示す強度分布を形成した後、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｃを同時点灯させて図３（ｆ）に示す強度分布を形成する。また、Ｙ座標を検出するには、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄを順次点灯させて、図３（ａ）〜（ｄ）に示す位置検出光の強度分布を順次形成する。
【００９７】
より具体的には、図８（ａ）、（ｂ）において、Ｘ座標検出工程において、半導体集積回路７０の第１駆動パルス出力端子７４から駆動パルスが出力されると、駆動パルスは、まず、位置検出用光源１２Ａを点灯させた後、時定数ＣＲ12によって規定される遅れをもって位置検出用光源１２Ｂを点灯させる。また、半導体集積回路７０の第１駆動パルス出力端子７４から駆動パルスが出力されると同時に半導体集積回路７０の第２駆動パルス出力端子７５から駆動パルスが出力されると、駆動パルスは、位置検出用光源１２Ａと同一のタイミングで位置検出用光源１２Ｃを点灯させた後、時定数ＣＲ13によって規定される遅れをもって位置検出用光源１２Ｃを点灯させる。ここで、位置検出用光源１２Ｃは位置検出用光源１２Ｂと同時に点灯する。かかるタイミングでの光検出器１５での受光結果、および位置検出光の強度分布に基づいて、対象物体ＯｂのＸ座標を検出する。
【００９８】
次に、Ｙ座標検出工程においては、半導体集積回路７０の第１駆動パルス出力端子７４から駆動パルスが出力されると、駆動パルスは、位置検出用光源１２Ａを点灯させた後、時定数ＣＲ12によって規定される遅れをもって位置検出用光源１２Ｂを点灯させる。また、半導体集積回路７０の第１駆動パルス出力端子７４から駆動パルスが出力されるタイミングに遅れて、半導体集積回路７０の第２駆動パルス出力端子７５から駆動パルスが出力されると、駆動パルスは、位置検出用光源１２Ａが消灯した後、位置検出用光源１２Ｂが点灯する前に位置検出用光源１２Ｄを再度、点灯させ、その後、時定数ＣＲ13によって規定される遅れをもって位置検出用光源１２Ｃを点灯させる。ここで、位置検出用光源１２Ｃは、位置検出用光源１２Ｂが消灯した後、点灯する。かかるタイミングでの光検出器１５での受光結果、および位置検出光の強度分布に基づいて、対象物体ＯｂのＹ座標を検出する。なお、Ｙ座標の検出は、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂが点灯したタイミング、あるいは位置検出用光源１２Ｃ、１２Ｄが点灯したタイミングを利用してもよい。
【００９９】
また、本形態でも、位置検出部６０は検出期間選択部６３０を備えており、駆動パルスの定電流領域が位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄに供給されている期間のみの光検出器１５の検出結果を利用する。
【０１００】
以上説明したように、本形態の光学式位置検出装置１０でも、実施の形態１と同様、光源駆動回路５０は、半導体集積回路７０の同一の駆動パルス出力端子７１（駆動パルス出力回路５１０の同一の駆動パルス出力部）から出力された駆動パルスを遅延回路５２０によって遅延させて複数の位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄに出力する。このため、タイミングをずらして複数の位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄを点灯させる場合でも、駆動パルス出力回路５１０の構成を簡素化することができる。また、半導体集積回路７０の駆動パルス出力端子の数が２つで済むため、半導体集積回路７０の小型化、半導体集積回路７０の低コスト化、実装面積の縮小化を図ることができる等、実施の形態１と同様な効果を奏する。
【０１０１】
さらに、半導体集積回路７０（駆動パルス出力回路５１０）は、２つの駆動パルス出力端子（第１駆動パルス出力端子７４および第２駆動パルス出力端子７５）を備えており、かかる駆動パルス出力端子から駆動パルスを出力するタイミングは、タイミング制御部５１２により任意に設定することができる。このため、簡素な構成で、複数の位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄでの点灯パターンの種類を増やすことができる。
【０１０２】
［実施の形態５］
図９は、本発明の実施の形態５に係る光学式位置検出装置に用いた位置検出用光源装置１１の説明図である。図１０は、本発明の実施の形態５に係る光学式位置検出装置における光源駆動回路５０の具体的な構成を示す説明図であり、図１０（ａ）、（ｂ）は、光源駆動回路５０の回路図、および駆動パルスが位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄに出力されるタイミング等を示すタイミングチャートである。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。また、光源駆動回路５０等の基本的な説明には図４を参照する。
【０１０３】
本形態では、以下の説明するように、半導体集積回路７０の駆動パルス出力端子が１つであるが、Ｘ座標を検出するには、図２（ｂ）に示す位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄを同時点灯させて図３（ｅ）に示す強度分布を形成した後、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｃを同時点灯させて図３（ｆ）に示す強度分布を形成する。また、Ｙ座標を検出するには、図２（ｂ）に示す位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃを同時点灯させてＹ軸方向の強度分布を形成した後、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄを同時点灯させて、Ｙ軸方向の逆の強度分布を形成する。
【０１０４】
図９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、導光板１３には、４つの角部分（角部分１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ、１３ｈ）の各々に光入射部（光入射部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ）が１つずつ形成されており、かかる光入射部の各々に１つの位置検出用光源（位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ）が設けられている。
【０１０５】
本形態において、４つの光入射部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄは各々、導光板１３の長辺部分１３ｋ、１３ｉの側に設けられた第１光入射部分１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃ、１３１ｄと、導光板１３の短辺部分側に設けられた第２光入射部分１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃ、１３２ｄとを備えている。かかる光入射部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄの構造に対応して、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄは各々、第１光入射部分１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃ、１３１ｄに向けて位置検出光を放出する第１位置検出用光源１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃ、１２１Ｄ、および第２光入射部分１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃ、１３２ｄに向けて位置検出光を放出する第２位置検出用光源１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃ、１２２Ｄとして設けられている。ここで、第１位置検出用光源１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃ、１２１Ｄは、中心光軸を第１光入射部分１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃ、１３１ｄに垂直に向けており、第２位置検出用光源１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃ、１２２Ｄは、中心光軸を第２光入射部分１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃ、１３２ｄに垂直に向けている。
【０１０６】
このように構成した光学式位置検出装置１０において、Ｘ座標を検出するには、第１位置検出用光源１２１Ａ、１２１Ｄおよび第２位置検出用光源１２２Ａ、１２２Ｄを同相で駆動し、第１位置検出用光源１２１Ｂ、１２１Ｂおよび第２位置検出用光源１２２Ｂ、１２２Ｃを同相で駆動する。その際、第１位置検出用光源１２１Ａ、１２１Ｄおよび第２位置検出用光源１２２Ａ、１２２Ｄと、第１位置検出用光源１２１Ｂ、１２１Ｂおよび第２位置検出用光源１２２Ｂ、１２２Ｃとを逆相で駆動する。このようにして、導光板１３（検出領域１０Ｒ）のＸ方向に位置検出光の強度分布を生成する。また、Ｙ座標を検出するには、Ｘ座標の検出と異なるタイミングで、第１位置検出用光源１２１Ａ、１２１Ｃおよび第２位置検出用光源１２２Ａ、１２２Ｃを同相で駆動し、第１位置検出用光源１２１Ｂ、１２１Ｄおよび第２位置検出用光源１２２Ｂ、１２２Ｄを同相で駆動する。その際、第１位置検出用光源１２１Ａ、１２１Ｃおよび第２位置検出用光源１２２Ａ、１２２Ｃと、第１位置検出用光源１２１Ｂ、１２１Ｄおよび第２位置検出用光源１２２Ｂ、１２２Ｄとを逆相で駆動する。このようにして、導光板１３（検出領域１０Ｒ）のＹ方向に位置検出光の強度分布を生成する。
【０１０７】
かかる駆動方法を実現するにあたって、本形態では、図４および図１０（ａ）に示すように、光学式位置検出装置１０は、実施の形態１と略同様、位置検出用光源装置１１の位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄに駆動パルスを異なるタイミングで供給する光源駆動回路５０と、光検出器１５での検出結果および光強度分布に基づいて対象物体の位置を検出する位置検出部６０とを有している。また、光源駆動回路５０は、駆動パルスを出力する駆動パルス出力回路５１０と、駆動パルスを遅延させて駆動パルスを位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄに異なるタイミングで出力する遅延回路５２０とを備えている。また、位置検出部６０は、駆動パルスの定電流領域が位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄに供給されている期間における光検出器１５での検出結果および光強度分布に基づいて対象物体Ｏｂの位置を検出するための検出期間選択部６３０を備えている。
【０１０８】
駆動パルス出力回路５１０および位置検出部６０は、制御ＩＣとして用いられる半導体集積回路７０に構成されており、遅延回路５２０は、半導体集積回路７０の外部に設けられた外部回路からなる。半導体集積回路７０は、駆動パルス出力回路５１０から遅延回路５２０に駆動パルスを出力するための駆動パルス出力部として、１つの駆動パルス出力端子７１のみを備えている。
【０１０９】
本形態において、光源駆動回路５０は、実施の形態１と同様、半導体集積回路７０に構成された駆動パルス出力回路５１０と、半導体集積回路７０の１つの駆動パルス出力端子７１（駆動パルス出力回路５１０の駆動パルス出力部）から位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄの各々に駆動パルスを供給するための配線５４０とを備えている。配線５４０は、駆動パルス出力端子７１から延在する共通線５４５と、共通線５４５から分岐して複数の位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄの各々に延在する支線５４１〜５４４とを備えている。本形態において、第２位置検出用光源１２２Ａ、１２２Ｄのアノードは支線５４１に電気的に接続され、第２位置検出用光源１２２Ｂ、１２２Ｃのアノードは支線５４２に電気的に接続されている。また、第１位置検出用光源１２１Ａ、１２１Ｃのアノードは支線５４３に電気的に接続され、第１位置検出用光源１２１Ｂ、１２１Ｄのアノードは支線５４４に電気的に接続されている。
【０１１０】
かかる光源駆動回路５０に遅延回路５２０を構成するにあたって、本形態では、第２位置検出用光源１２２Ａ、１２２Ｄに接続する支線５４１には、容量Ｃ11および抵抗Ｒ11を備えたＣＲ回路が電気的に接続され、支線５４１には、容量Ｃ11の静電容量値と抵抗Ｒ11の抵抗値とを乗じた値で規定される時定数ＣＲ11が付されている。同様に、第２位置検出用光源１２２Ｂ、１２２Ｃに接続する支線５４２には、容量Ｃ12および抵抗Ｒ12を備えたＣＲ回路が電気的に接続され、支線５４２には、容量Ｃ12の静電容量値と抵抗Ｒ12の抵抗値とを乗じた値で規定される時定数ＣＲ12が付されている。また、第１位置検出用光源１２１Ａ、１２１Ｃに接続する支線５４３には、容量Ｃ13および抵抗Ｒ13を備えたＣＲ回路が電気的に接続され、支線５４３には、容量Ｃ13の静電容量値と抵抗Ｒ13の抵抗値とを乗じた値で規定される時定数ＣＲ13が付されている。また、第１位置検出用光源１２１Ｂ、１２１Ｄに接続する支線５４４には、容量Ｃ14および抵抗Ｒ14を備えたＣＲ回路が電気的に接続され、支線５４４には、容量Ｃ14の静電容量値と抵抗Ｒ14の抵抗値とを乗じた値で規定される時定数ＣＲ14が付されている。ここで、時定数ＣＲ11、ＣＲ12、ＣＲ13、ＣＲ14には、以下の関係
ＣＲ11＜ＣＲ12＜ＣＲ13＜ＣＲ14
がある。
【０１１１】
このように構成した光学式位置検出装置１０において、半導体集積回路７０の１つの駆動パルス出力端子７１から駆動パルスが出力されると、駆動パルスは、まず、時定数ＣＲ11によって規定される遅れをもって第２位置検出用光源１２２Ａ、１２２Ｄを点灯させる。その後、駆動パルスは、時定数ＣＲ12によって規定される遅れをもって第２位置検出用光源１２２Ｂ、１２Ｃを点灯させる。かかる期間において、光検出器１５は、対象物体Ｏｂで反射した位置検出光を順次、検出する。そして、位置検出部６０のＸ座標検出部６６０は、光検出器１５での受光結果および位置検出光の強度分布に基づいて対象物体ＯｂのＸ座標を検出する。
【０１１２】
その後、駆動パルスは、時定数ＣＲ13によって規定される遅れをもって第１位置検出用光源１２１Ａ、１２１Ｃを点灯させる。その後、駆動パルスは、時定数ＣＲ14によって規定される遅れをもって第１位置検出用光源１２１Ｂ、１２１Ｄを点灯させる。かかる期間において、光検出器１５は、対象物体Ｏｂで反射した位置検出光を順次、検出する。そして、位置検出部６０のＹ座標検出部６７０は、光検出器１５での受光結果および位置検出光の強度分布に基づいて、対象物体ＯｂのＹ座標を検出する。
【０１１３】
以上説明したように、本形態の光学式位置検出装置１０でも、実施の形態１と同様、光源駆動回路５０は、半導体集積回路７０の同一の駆動パルス出力端子７１（駆動パルス出力回路５１０の同一の駆動パルス出力部）から出力された駆動パルスを遅延回路５２０によって遅延させて複数の位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄに出力する。このため、タイミングをずらして複数の位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄを点灯させる場合でも、駆動パルス出力回路５１０の構成を簡素化することができる。
【０１１４】
また、半導体集積回路７０の駆動パルス出力端子の数が１つで済むため、半導体集積回路７０の小型化、半導体集積回路７０の低コスト化、実装面積の縮小化を図ることができる等、実施の形態１と同様な効果を奏する。
【０１１５】
（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。
【０１１６】
［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１１〜図１４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１５を参照して後述する電子機器に用いることができる。
【０１１７】
（位置検出機能付き表示装置１００の変形例１）
図１１および図１２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。
【０１１８】
図１１および図１２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等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。
【０１１９】
（位置検出機能付き表示装置１００の変形例２）
図１３および図１４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１３および図１４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。
【０１２０】
図１３および図１４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からなる。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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。液晶パネル２０９ａには透光性のカバー３０が設けられている。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。
【０１２３】
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等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）等の配線部材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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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）等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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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等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。
【０１２８】
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）等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。
【０１２９】
（電子機器への搭載例）
図１５を参照しながら、図１１〜図１４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１５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１５（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１５（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１５（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。
【０１３０】
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１５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、銀行端末等の電子機器等が挙げられる。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】
【０１３１】
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、１５・・光検出器、１５ａ・・受光部、５０・・光源駆動回路、６０・・位置検出部、７０・・半導体集積回路、７１・・駆動パルス出力端子、７２、７４・・第１駆動パルス出力端子（駆動パルス出力部）、７３、７５・・第２駆動パルス出力端子（駆動パルス出力部）、１００・・位置検出機能付き表示装置、２００・・画像生成装置、５１０・・駆動パルス出力回路、５１２・・タイミング制御部、５２０・・遅延回路、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９】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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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１０】
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