(57)【要約】【課題】導光板によって位置検出光の強度分布を形成する方式を採用した場合でも、強度分布を適正に形成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。【解決手段】光学式位置検出装置１０では、線状光源体１３が位置検出光Ｌ２を導光板６０に出射すると、位置検出光Ｌ２は導光板６０から検出領域１０Ｒに出射される。従って、対象物体Ｏｂによって位置検出光Ｌ２が反射すると、かかる光は、光検出器３０によって検出される。線状光源体１３は、発光素子１２と、導光板６０の導光板側光入射部６１〜６４に沿って延在する補助導光板７０とを備えている。【選択図】図２
2011090602.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、
前記検出領域に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、
前記対象物体で反射した前記位置検出光を受光する光検出器と、
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、前記位置検出光を出射する線状光源体と、該線状光源体に沿って延在して当該線状光源体から出射された前記位置検出光を内部に採り込む導光板側光入射部、および該導光板側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向けて出射する導光板側光出射部を備えた導光板と、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】
前記導光板は、４つの辺の各々に前記導光板側光入射部を備えた四角形の平面形状を備え、
前記線状光源体は、前記導光板の４辺の各々に対して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】
前記線状光源体は、前記位置検出光を出射する発光素子と、前記導光板側光入射部に沿って延在する補助導光板と、を備え、
前記補助導光板は、該補助導光板の延在方向の一方側端部で前記発光素子から出射された前記位置検出光を内部に採り込む補助導光板側光入射部と、該補助導光板側光入射部から内部に採り込んだ前記位置検出光を前記導光板側光入射部に向けて出射する補助導光板側光出射部と、を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の光学式位置検出装置。
【請求項４】
前記補助導光板は、前記補助導光板側光出射部に対向する位置で当該補助導光板側光出射部に対して斜めに形成された傾斜反射面を備えてい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】
前記傾斜反射面は、前記補助導光板の延在方向で分割された複数の斜面からなることを特徴とする請求項４に記載の光学式位置検出装置。
【請求項６】
前記導光板側光入射部は、前記補助導光板側光出射部に頂部を向けて突出したプリズム状突部を備えていることを特徴とする請求項４または５に記載の光学式位置検出装置。
【請求項７】
前記頂部の角度は、５５°から６５°である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、
前記導光板に対して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、銀行の端末などの電子機器では、近年、液晶装置などの画像生成装置の前面にタッチパネルが配置された位置検出機能付き表示装置が用いられ、かかる位置検出機能付き表示装置では、画像生成装置に表示された画像を参照しながら、情報の入力を行なう。このようなタッチパネルは、検出領域内において対象物体の位置を検出するための位置検出装置として構成されている。
【０００３】
かかる位置検出装置での検出方式としては、抵抗膜方式、超音波方式、静電容量方式、光学式などが知られている。抵抗膜方式は低コストであるが静電容量方式とともに透過率が低く、超音波方式や静電容量方式は高い応答速度を有するが、耐環境性が低い。これに対して、光学式は耐環境性、透過率、応答速度をそれぞれ高くすることができるという特徴がある（特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２９５６４４号公報
【特許文献２】特開２００４−３０３１７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１、２に記載の光学式位置検出装置では、表示画面の近傍に、検出すべき位置座標の分解能に対応する数の光源や光検出器などが必要であるので、コストが高いという問題点がある。
【０００６】
そこで、本願発明者は、図１３に模式的に示すように、導光板１０６０の角部分に位置検出用光源１０１２を設けた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、位置検出用光源１０１２を順次点灯させるとともに、導光板１０６０から出射された位置検出光Ｌ２が指などに当たって反射した光を光検出器１０３０で検出する。その際、導光板１０６０から出射される位置検出光Ｌ２の強度と位置検出用光源１０１２からの距離との間に所定の関係が成立するので、指などの位置を検出することができる。従って、少ない数の位置検出用光源１０１２や光検出器１０３０で済むという利点がある。
【０００７】
しかしながら、このような方式の光学式位置検出装置において、検出領域が大きい場合には、それに伴って導光板１０６０が大型化する。その結果、位置検出用光源１０１２から離れた個所では、位置検出光Ｌ２の強度と位置検出用光源１０１２からの距離との関係が大幅に変動するため、位置を精度よく検出することができなくなるという問題点がある。
【０００８】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、導光板によって位置検出光の強度分布を形成する方式を採用した場合でも、強度分布を適正に形成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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は、検出領域内の対象物体の位置を光学的に検出するための光学式位置検出装置であって、前記検出領域に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、前記対象物体で反射した前記位置検出光を受光する光検出器と、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、前記位置検出光を出射する線状光源体と、該線状光源体に沿って延在して当該線状光源体から出射された前記位置検出光を内部に採り込む導光板側光入射部、および該導光板側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向けて出射する導光板側光出射部を備えた導光板と、を有していることを特徴とする。
【００１０】
本発明では、導光板から入射した位置検出光が検出領域に出射され、これ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は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から対象物体の位置を検出することができる。それ故、検出領域に沿って多数の光学素子を配置する必要がないので、低コストかつ低消費電力の位置検出装置を構成することができる。ここに本発明では、線状光源体を用い、かかる線状光源体からは、延在方向で略同等の光量をもって位置検出光が出射されるため、導光板には、位置検出光が導光側光入射部の延在方向において略同等の光量をもって入射するので、導光板から出射される位置検出光の出射強度は、導光板側光入射部の延在方向において略同等である。従って、導光板は、導光板側光入射部の延在方向に対して直交する方向のみにおいて位置検出光の出射強度に所定の分布をもたせればよいので、導光板によって位置検出光の強度分布を形成する方式を採用した場合でも、強度分布を適正に形成することができる。それ故、対象物体の位置を高い精度で検出することができる。
【００１１】
本発明において、前記導光板は、４つの辺の各々に前記導光板側光入射部を備えた四角形の平面形状を備え、前記線状光源体は、前記導光板の４辺の各々に対して設けられていることが好ましい。このように構成すると、第１方向で強度が変化する第１座標検出用強度分布と、この第１方向に交差する第２方向で強度が変化する第２座標検出用強度分布と、を異なるタインミングで形成することができる。また、第１座標検出用強度分布として、第１方向の一方側から他方側に向かって位置検出光の強度が低下する第１座標検出用第１強度分布と、第１方向の他方側から一方側に向かって位置検出光の強度が低下する第１座標検出用第２強度分布と、を異なるタイミングで形成し、第２座標検出用強度分布として、第２方向の一方側から他方側に向かって位置検出光の強度が低下する第２座標検出用第１強度分布と、第２方向の他方側から一方側に向かって位置検出用光源の強度が低下する第２座標検出用第２強度分布と、を異なるタイミングで形成することができる。従って、対象物体の２次元座標を高い精度で検出することができる。
【００１２】
本発明において、前記線状光源体は、前記位置検出光を出射する発光素子と、前記導光板側光入射部に沿って延在する補助導光板と、を備え、前記補助導光板は、該補助導光板の延在方向の一方側端部で前記発光素子から出射された前記位置検出光を内部に採り込む補助導光板側光入射部と、該補助導光板側光入射部から内部に採り込んだ前記位置検出光を前記導光板側光入射部に向けて出射する補助導光板側光出射部と、を備えていることが好ましい。このように構成すると、光源として発光素子を用いることができるので、安価である。
【００１３】
本発明において、前記補助導光板は、前記補助導光板側光出射部に対向する位置で当該補助導光板側光出射部に対して斜めに形成された傾斜反射面を備えていることが好ましい。このように構成すると、補助導光板からは臨界角に対応する位置検出光が出射されるので、補助導光板からの位置検出光の出射強度を均一化することができる。
【００１４】
本発明において、前記傾斜反射面は、前記補助導光板の延在方向で分割された複数の斜面からなることが好ましい。このように構成すると、補助導光板の小型化を図ることができる。
【００１５】
本発明において、前記導光板側光入射射部は、前記補助導光板側光出射部に頂部を向けて突出したプリズム状突部を備えていることが好ましい。このように構成すると、頂部での界面反射によって、位置検出光を平行光化することができる。それ故、検出領域での位置検出光の強度分布をより適正化することができる。
【００１６】
本発明において、前記頂部の角度は、５５°から６５°であることが好ましい。このような数値条件を満たせば、補助導光板からの位置検出光の出射強度を均一化することができるとともに、導光板によって位置検出光を平行光化することができる。それ故、検出領域での位置検出光の強度分布をより適正化することができる。
【００１７】
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重なる領域に画像を形成する画像生成装置を有している。前記画像生成装置としては、投射型表示装置や、液晶装置や有機エレクトロルミネッセンス装置などといった直視型表示装置を用いることができる。かかる位置検出機能付き表示装置は、各種表示装置の他、携帯電話、カーナビゲーション、パーソナルコンピューター、券売機、銀行の端末などの電子機器に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明を適用した光学式位置検出位置および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位置の構成を模式的に示す説明図である。
【図３】本発明を適用した光学式位置検出位置の位置検出用光源装置の構成を模式的に示す説明図である。
【図４】本発明を適用した光学式位置検出位置の電気的構成等を示す説明図である。
【図５】本発明を適用した光学式位置検出位置で用いた位置検出光の強度分布および位置検出部での基本的な動作内容を示す説明図である。
【図６】本発明を適用した光学式位置検出装置において位置検出光の強度分布を形成する様子を示す説明図である。
【図７】本発明の別の実施の形態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８】本発明の変形例１に係る位置検出機能付き表示装置の分解斜視図である。
【図９】本発明の変形例１に係る位置検出機能付き表示装置の断面構成を示す説明図である。
【図１０】本発明の変形例２に係る位置検出機能付き表示装置の分解斜視図である。
【図１１】本発明の変形例２に係る位置検出機能付き表示装置の断面構成を示す説明図である。
【図１２】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１３】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】
【００１９】
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。
【００２０】
（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位置および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。
【００２１】
図１（ａ）、（ｂ）に示す位置検出機能付き表示装置１００は、液晶プロジェクター、あるいはデジタル・マイクロミラー・デバイスと称せられる画像投射装置２００（画像生成装置）と、スクリーン部材８とを備えた投射型表示装置として構成されている。画像投射装置２００は、筐体２５０の前面部２０１に設けられた投射レンズ系２１０からスクリーン部材８に向けて画像表示光Ｌ１を拡大投射する。
【００２２】
本形態の位置検出機能付き表示装置１００は光学式位置検出装置１０を備えており、光学式位置検出装置１０は、スクリーン部材８において画像が視認されるスクリーン面８ａ側（スクリーン部材８の前方）に設定された検出領域１０Ｒ内の対象物体Ｏｂの位置を光学的に検出する機能を備えている。本形態において、検出領域１０Ｒは、スクリーン部材８に対する法線方向からみたとき四角形の領域であり、スクリーン部材８において画像投射装置２００によって画像が投射される領域（画像表示領域２０Ｒ）と重なっている。このため、本形態の位置検出機能付き表示装置１００では、例えば、対象物体Ｏｂの座標検出結果を、投射された画像の一部等を指定する入力情報等として扱い、かかる入力情報に基づいて画像の切り換え等を行なう。
【００２３】
光学式位置検出装置１０は、詳しくは後述するように、スクリーン部材８のスクリーン面８ａ側とは反対側の裏面側８ｂに設けられた位置検出用光源装置１１と、スクリーン面８ａ側で検出領域１０Ｒに受光部３１を向けた光検出器３０とを備えている。
【００２４】
位置検出用光源装置１１は、位置検出光Ｌ２として、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光を出射する。より具体的には、対象物体Ｏｂが指等の人体であれば、位置検出用光源装置１１は、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の位置検出光Ｌ２を出射する。本形態において、位置検出用光源装置１１は、ピーク波長が８５０ｎｍ付近の波長域にある赤外光を出射する。
【００２５】
光検出器３０は、フォトダイオードやフォトトランジスター等の受光素子からなり、スクリーン部材８のスクリーン面８ａの側において、検出領域１０Ｒの外側でスクリーン面８ａに沿う方向に受光部３１を向けている。
【００２６】
ここで、スクリーン部材８は位置検出光Ｌ２に対する透光性を備えている。従って、位置検出用光源装置１１からスクリーン部材８に向けて位置検出光Ｌ２を出射すると、位置検出光Ｌ２は、スクリーン部材８を透過してスクリーン面８ａ側に、後述する強度分布を形成する。また、光検出器３０は、対象物体Ｏｂで反射した位置検出光Ｌ３を検出可能である。
【００２７】
かかるスクリーン部材８は、スクリーン面８ａ側に白色のスクリーン８５を備えており、かかるスクリーン８５としては、スクリーン面８ａ側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８５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８５としては、スクリーン面８ａ側を構成する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、スクリーン面８ａ側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。いずれの場合も、スクリーン８５は、赤外光からなる位置検出光Ｌ２に対して透光性を備えている。なお、スクリーン部材８は、スクリーン８５に表示される画像の品位を高めることを目的に、スクリーン８５の裏面側８ｂに黒色の遮光層が形成される場合があり、このような場合、遮光層には、穴からなる透光部を複数形成しておく。
【００２８】
（光学式位置検出装置１０の構成）
図２は、本発明を適用した光学式位置検出位置１０の構成を模式的に示す説明図である。図３は、本発明を適用した光学式位置検出位置１０の位置検出用光源装置１１の構成を模式的に示す説明図であり、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、位置検出用光源装置１１の平面的な構成を示す説明図、補助導光板の説明図、別の補助導光板の説明図、および導光板の光入射部を拡大して示す説明図である。
【００２９】
図２および図３（ａ）に示すように、光学式位置検出位置１０において、位置検出用光源装置１１は、検出領域１０Ｒと略相似形の平面形状を有する導光板６０と、位置検出光Ｌ２を出射する複数の線状光源体１３とを備えており、導光板６０の法線方向からみたとき、導光板６０に対して重なる領域に検出領域１０Ｒが設定されている。導光板６０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。本形態において、線状光源体１３は、導光板６０の４つの辺に相当する位置に配置された４つの線状光源体１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄからなる。
【００３０】
導光板６０において、４つ辺に位置する側面は各々、線状光源体１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄに沿って延在する導光板側光入射部６１、６２、６３、６４になっており、かかる導光板側光入射部６１、６２、６３、６４と直交する一方の面は、検出領域１０Ｒおよびスクリーン部材８の側に向く導光板側光出射部６５になっている。また、導光板６０において、導光板側光出射部６５または導光板側光出射部６５の反対側の背面６６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、導光板側光入射部６１〜６４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導光板側光出射部６５より出射される。その際、導光板側光出射部６５から出射される位置検出光Ｌ２の出射強度は、導光板側光入射部６１〜６４からの距離（導光板６０内での伝播距離）に応じて変化する。このため、導光板側光出射部６５から出射される位置検出光Ｌ２の出射強度は、所定の分布を有するため、検出領域１０Ｒには、後述する位置検出光Ｌ２の強度分布が形成される。
【００３１】
（線状光源体１３の構成）
かかる構成の位置検出用光源装置１１において、本形態では、複数の線状光源体１３はいずれも、赤外光からなる位置検出光Ｌ２を出射する発光ダイオードなどからなる発光素子１２と、補助導光板７０とからなる。より具体的には、複数の線状光源体１３のうち、線状光源体１３Ａは、導光板６０においてＸ軸方向の一方側Ｘ１に位置する導光板側光入射部６１に対向するようにＹ軸方向に延在する補助導光板７１と、補助導光板７１のＹ軸方向の他方側Ｙ２の端面に対向する発光素子１２Ａとからなる。発光素子１２Ａは、補助導光板７１に発光部を向けており、補助導光板７１において、Ｙ軸方向の他方側Ｙ２の端面が補助導光板側光入射部７５であって、導光板側光入射部６１に対向する面が補助導光板側光出射部７６である。
【００３２】
また、線状光源体１３Ｂは、導光板６０においてＸ軸方向の他方側Ｘ２に位置する導光板側光入射部６２に対向するようにＹ軸方向に延在する補助導光板７２と、補助導光板７２のＹ軸方向の一方側Ｙ１の端面に対向する発光素子１２Ｂとからなる。発光素子１２Ｂは、補助導光板７２に発光部を向けており、補助導光板７２において、Ｙ軸方向の一方側Ｙ１の端面が補助導光板側光入射部７５であって、導光板側光入射部６２に対向する面が補助導光板側光出射部７６である。
【００３３】
線状光源体１３Ｃは、導光板６０においてＹ軸方向の一方側Ｙ１に位置する導光板側光入射部６３に対向するようにＸ軸方向に延在する補助導光板７３と、補助導光板７３のＸ軸方向の一方側Ｘ１の端面に対向する発光素子１２Ｃとからなる。発光素子１２Ｃは、補助導光板７３に発光部を向けており、補助導光板７３において、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１の端面が補助導光板側光入射部７５であって、導光板側光入射部６３に対向する面が補助導光板側光出射部７６である。
【００３４】
線状光源体１３Ｄは、導光板６０においてＹ軸方向の他方側Ｙ２に位置する導光板側光入射部６４に対向するようにＸ軸方向に延在する補助導光板７４と、補助導光板７４のＸ軸方向の他方側Ｘ２の端面に対向する発光素子１２Ｄとからなる。発光素子１２Ｄは、補助導光板７４に発光部を向けており、補助導光板７４において、Ｘ軸方向の他方側Ｘ２の端面が補助導光板側光入射部７５であって、導光板側光入射部６４に対向する面が補助導光板側光出射部７６である。
【００３５】
（補助導光板７０の詳細構成）
図３（ｂ）に示すように、４つの補助導光板７０（補助導光板７１〜７４）のいずれにおいても、補助導光板側光出射部７６に対向する面は、補助導光板側光出射部７６に対して斜めに形成された傾斜反射面７７になっている。より具体的には、補助導光板７０において、補助導光板側光出射部７６は、導光板側光入射部６１〜６４に平行に延在しているのに対しており、傾斜反射面７７は、補助導光板側光入射部７５からみたとき、補助導光板側光出射部７６に平行な面に対して２０°以下の角度、例えば、１０°程度の角度をもって補助導光板側光出射部７６が位置する側に傾いている。このため、補助導光板７０は、補助導光板側光出射部７６と傾斜反射面７７との幅寸法が補助導光板側光入射部７５が位置する側で広く、補助導光板側光入射部７５から離間する先端側にいくに従って狭くなった楔状に形成されている。
【００３６】
従って、発光素子１２（発光素子１２Ａ〜１２Ｄ）が赤外光からなる位置検出光Ｌ２を発散光として出射すると、位置検出光Ｌ２は、補助導光板側光出射部７６および傾斜反射面７７のうち、例えば、図３（ｂ）に丸Ｃで示す位置において反射しながら、補助導光板７０内を進行する。そして、位置検出光Ｌ２が補助導光板側光出射部７６と空気との界面に入射する角度が臨界角を超えると、その場所から出射される。このようにして、位置検出光Ｌ２は、補助導光板７０の長手方向において略均一な光量をもって補助導光板側光出射部７６から出射される。
【００３７】
なお、図３（ｃ）に示すように、補助導光板７０において、傾斜反射面７７は、その延在方向において複数の反射面７７ａとして分割されて鋸歯状に形成される場合もある。かかる構成の場合も、図３（ｂ）を参照して説明したように、位置検出光Ｌ２は、補助導光板７０の長手方向において略均一な光量をもって補助導光板側光出射部７６から出射される。このような鋸歯状の補助導光板７０を用いれば、補助導光板７０の小型化を図ることができるという利点がある。
【００３８】
ここで、補助導光板側光出射部７６から出射される位置検出光Ｌ２が補助導光板側光出射部７６に対して成す角度Θ１は小さい。そこで、本形態では、図３（ｄ）に示すように、導光板６０の導光板側光出入射部６１〜６４は、補助導光板側光出射部７６に頂部６８１を向けて突出したプリズム状突部６８になっている。かかるプリズム状突部６８は、略二等辺三角形の平面形状を備えておる。ここで、頂部６８１の角度は、５５°から６５°である。このため、導光板側光出入射部６１〜６４は、頂部６８１の両側に、補助導光板側光出射部７６に対して約６０°の角度を成す斜面６８２、６８３を備えている。このため、補助導光板側光出射部７６から出射された位置検出光Ｌ２は、斜面６８２から導光板６０に入射する際の屈折、および斜面６８３での界面反射によって、補助導光板側光出射部７６に対して略垂直な平行光として導光板６０内を進行することになる。なお、位置検出光Ｌ２を補助導光板側光出射部７６に対して垂直な平行光として導光板６０内を進行させるという観点からすれば、頂部６８１の角度は６０°であることが好ましい。但し、頂部６８１の角度が５５°から６５°であれば、位置検出光Ｌ２が補助導光板側光出射部７６に対して略垂直な平行光として導光板６０内を進行して検出領域１０Ｒに出射されるので、頂部６８１の角度が６０°の場合と略同等の位置検出精度を得ることができる。
【００３９】
（光学式位置検出装置１０の電気的構成）
図４は、本発明を適用した光学式位置検出装置１０の電気的構成等を示す説明図である。図４に示すように、光学式位置検出装置１０は、複数の発光素子１２（発光素子１２Ａ〜１２Ｄ）の各々を駆動する光源駆動部１４と、光検出器３０での検出結果に基づいて対象物体Ｏｂの位置を検出する位置検出部５０とを備えている。光源駆動部１４は、複数の発光素子１２の各々に対応する駆動回路１４０（駆動回路１４０ａ〜１４０ｄ）と、駆動回路１４０を介して複数の発光素子１２の各々における点灯を制御する光源制御部１４５とを備えている。位置検出部５０は、スクリーン部材８に平行な面内で直角に交差するＸ軸方向およびＹ軸方向のうち、対象物体ＯｂのＸ軸方向の位置（Ｘ座標）を検出するＸ座標検出部５１と、対象物体ＯｂのＹ軸方向の位置（Ｙ座標）を検出するＹ座標検出部５２とを備えている。さらに、位置検出部５０は、スクリーン８５に直交するＺ軸方向の対象物体Ｏｂの位置（Ｚ座標）を検出するＺ座標検出部５３を備えている。光源制御部１４５と位置検出部５０とは、信号線で接続されており、発光素子１２に対する駆動と、位置検出部５０での検出動作とは、連動して行われる。
【００４０】
（座標検出の基本原理）
本形態の位置検出機能付き表示装置１００においては、スクリーン面８ａ側に形成した位置検出光Ｌ２の強度分布を利用して、位置検出部５０は、検出領域１０Ｒ内の対象物体Ｏｂの位置を検出する。そこで、図５を参照して、光強度分布の構成および座標検出の原理を説明する。
【００４１】
図５は、本発明を適用した光学式位置検出装置１０で用いた位置検出光Ｌ２の強度分布および位置検出部５０での基本的な動作内容を示す説明図であり、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、位置検出光Ｌ２のＸ軸方向の強度分布を示す説明図、対象物体で反射した位置検出光Ｌ２の強度を示す説明図、対象物体で反射した位置検出光Ｌ２の強度が等しくなるように位置検出光Ｌ２の強度分布を調整する様子を示す説明図である。
【００４２】
図１〜図４に示す光学式位置検出装置１０において、発光素子１２から位置検出光Ｌ２を出射すると、位置検出光Ｌ２は、補助導光板７０を介して導光板６０に入射する。また、導光板６０に入射した位置検出光Ｌ２は、導光板６０内を伝播しながら進行し、導光板側光出射部６５より出射される。その際、導光板側光出射部６５から出射される位置検出光Ｌ２の出射強度は、導光板側光入射部６１〜６４からの距離（導光板６０内での伝播距離）に応じて変化する。このため、導光板側光出射部６５から出射される位置検出光Ｌ２の出射強度は、所定の分布を有するため、検出領域１０Ｒには、後述する位置検出光Ｌ２の強度分布が形成される。
【００４３】
そこで、Ｘ座標を検出する際には、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、まず、Ｘ座標検出用第１期間において、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に向かって強度が単調減少していくＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａを形成した後、Ｘ座標検出用第２期間において、Ｘ軸方向の他方側Ｘ２から一方側Ｘ１に向かって強度が単調減少していくＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂを形成する。好ましくは、Ｘ座標検出用第１期間において、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に向かって強度が直線的に減少していくＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａを形成した後、Ｘ座標検出用第２期間において、Ｘ軸方向の他方側Ｘ２から一方側Ｘ１に向かって強度が直線的に減少していくＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂを形成する。従って、検出領域１０Ｒに対象物体Ｏｂが配置されると、対象物体Ｏｂにより位置検出光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。ここで、Ｘ座標検出用第１期間に形成するＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａ、およびＸ座標検出用第２期間に形成するＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂを予め、設定した分布としておけば、以下の方法等により、光検出器３０での検出結果に基づいて、対象物体ＯｂのＸ座標を検出することができる。
【００４４】
例えば、第１の方法では、図５（ｂ）に示すＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａと、Ｘ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂとの差を利用する。より具体的には、Ｘ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａ、およびＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂは予め、設定した分布になっているので、Ｘ座標検出用第１強度分布Ｌ２ＸａとＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂとの差も予め、設定した関数になっている。従って、Ｘ座標検出用第１期間においてＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａを形成した際の光検出器３０での検出値ＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間においてＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂを形成した際の光検出器３０での検出値ＬＸｂとの差を求めれば、位置検出部５０のＸ座標検出部５１は、対象物体ＯｂのＸ座標を検出することができる。かかる方法によれば、位置検出光Ｌ２以外の環境光、例えば、外光に含まれる赤外成分が光検出器３０に入射した場合でも、検出値ＬＸａ、ＬＸｂの差を求める際、環境光に含まれる赤外成分の強度が相殺されるので、環境光に含まれる赤外成分が検出精度に影響を及ぼすことがない。
【００４５】
次に、第２の方法では、Ｘ座標検出用第１期間においてＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａを形成した際の光検出器３０での検出値ＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間においてＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂを形成した際の光検出器３０での検出値ＬＸｂとが等しくなるように、発光素子１２に対する制御量（駆動電流）を調整した際の調整量に基づいて対象物体ＯｂのＸ座標を検出する方法である。かかる方法は、図５（ｂ）に示すＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２ＸａおよびＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２ＸｂがＸ座標に対して直線的に変化する場合に適用できる。
【００４６】
まず、図５（ｂ）に示すように、Ｘ座標検出用第１期間およびＸ座標検出用第２期間においてＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２ＸａとＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂを絶対値が等しく、Ｘ軸方向で逆向きに形成する。この状態で、Ｘ座標検出用第１期間における光検出器３０での検出値ＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間における光検出器３０での検出値ＬＸｂとが等しければ、対象物体ＯｂがＸ軸方向の中央に位置することが分る。
【００４７】
これに対して、Ｘ座標検出用第１期間における光検出器３０での検出値ＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間における光検出器３０での検出値ＬＸｂとが相違している場合、検出値ＬＸａ、ＬＸｂが等しくなるように、発光素子１２に対する制御量（駆動電流）を調整する。そして、図５（ｃ）に示すように、再度、Ｘ座標検出用第１期間においてＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａを形成し、Ｘ座標検出用第２期間においてＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂを形成する。その結果、Ｘ座標検出用第１期間における光検出器３０での検出値ＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間における光検出器３０での検出値ＬＸｂとが等しくなれば、Ｘ座標検出用第１期間での発光素子１２に対する制御量の調整量ΔＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間での発光素子１２に対する制御量の調整量ΔＬＸｂとの比あるいは差等により、位置検出部５０のＸ座標検出部５１は、対象物体ＯｂのＸ座標を検出することができる。かかる方法によれば、位置検出光Ｌ２以外の環境光、例えば、外光に含まれる赤外成分が光検出器３０に入射した場合でも、検出値ＬＸａ、ＬＸｂが等しくなるように発光素子１２に対する制御量の調整を行なう際、環境光に含まれる赤外成分の強度が相殺されるので、環境光に含まれる赤外成分が検出精度に影響を及ぼすことがない。
【００４８】
次に、第３の方法でも、第２の方法と同様、Ｘ座標検出用第１期間においてＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａを形成した際の光検出器３０での検出値ＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間においてＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂを形成した際の光検出器３０での検出値ＬＸｂとが等しくなるように、発光素子１２に対する制御量（駆動電流）を調整した際の調整量に基づいて対象物体ＯｂのＸ座標を検出する方法である。かかる方法は、図５（ｂ）に示すＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２ＸａおよびＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２ＸｂがＸ座標に対して直線的に変化する場合に適用できる。
【００４９】
まず、図５（ｂ）に示すように、Ｘ座標検出用第１期間およびＸ座標検出用第２期間においてＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２ＸａとＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂを絶対値が等しく、Ｘ軸方向で逆向きに形成する。この状態で、Ｘ座標検出用第１期間における光検出器３０での検出値ＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間における光検出器３０での検出値ＬＸｂとが等しければ、対象物体ＯｂがＸ軸方向の中央に位置することが分る。
【００５０】
これに対して、Ｘ座標検出用第１期間における光検出器３０での検出値ＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間における光検出器３０での検出値ＬＸｂとが相違している場合、検出値ＬＸａ、ＬＸｂが等しくなるように、例えば、検出値が低い期間の方、あるいは検出値が高い期間の方の発光素子１２に対する制御量（駆動電流）を調整して、再度、Ｘ座標検出用第１期間においてＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａを形成し、Ｘ座標検出用第２期間においてＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂを形成する。図５（ｃ）に示す例では、例えば、Ｘ座標検出用第１期間での発光素子１２に対する制御量を調整量ΔＬＸａ分だけ減少させる。あるいは、Ｘ座標検出用第２期間での発光素子１２に対する制御量を調整量ΔＬＸｂ分だけ増大させる。その結果、Ｘ座標検出用第１期間における光検出器３０での検出値ＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間における光検出器３０での検出値ＬＸｂとが等しくなれば、制御量を調整した後のＸ座標検出用第１期間での発光素子１２に対する制御量と、制御量を調整した後のＸ座標検出用第２期間での発光素子１２に対する制御量との比あるいは差等により、位置検出部５０のＸ座標検出部５１は、対象物体ＯｂのＸ座標を検出することができる。対象物体ＯｂのＸ座標を検出することができる。かかる方法によれば、位置検出光Ｌ２以外の環境光、例えば、外光に含まれる赤外成分が光検出器３０に入射した場合でも、検出値ＬＸａ、ＬＸｂが等しくなるように発光素子１２に対する制御量の調整を行なう際、環境光に含まれる赤外成分の強度が相殺されるので、環境光に含まれる赤外成分が検出精度に影響を及ぼすことがない。
【００５１】
上記の方法１〜３のいずれを採用する場合でも、同様に、Ｙ座標検出用第１期間において、Ｙ軸方向の一方側Ｙ１から他方側Ｙ２に向かって強度が単調減少していくＹ座標検出用第１強度分布を形成した後、Ｙ座標検出用第２期間において、Ｙ軸方向の他方側Ｙ２から一方側Ｙ１に向かって強度が単調減少していくＹ座標検出用第２強度分布を形成すれば、位置検出部５０のＹ座標検出部５２は、対象物体ＯｂのＹ座標を検出することができる。
【００５２】
また、Ｚ座標検出期間において、Ｚ軸方向の強度分布を形成すれば、位置検出部５０のＺ座標検出部５３は、対象物体ＯｂのＺ座標を検出することができる。
【００５３】
上記のように、光検出器３０での検出結果に基づいて対象物体Ｏｂの検出領域１０Ｒ内の位置情報を取得するにあたって、例えば、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、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。
【００５４】
（Ｘ座標検出動作）
図６を参照して、本形態の光学式位置検出装置１０において、検出領域１０Ｒ内の対象物体Ｏｂの位置を検出する動作を説明する。図６は、本発明を適用した光学式位置検出装置１０において位置検出光Ｌ２の強度分布を形成する様子を示す説明図であり、図６（ａ）、（ｂ）は、対象物体ＯｂのＸ座標を検出する際のＸ座標検出用強度分布の説明図であり、図６（ｃ）、（ｄ）は、対象物体ＯｂのＹ座標を検出する際のＹ座標検出用強度分布の説明図である。
【００５５】
本形態の位置検出機能付き表示装置１００において、検出領域１０Ｒ内の対象物体ＯｂのＸＹ座標を検出するには、以下に説明するＸ座標検出用第１期間およびＸ座標検出用第２期間によってＸ座標を検出し、Ｙ座標検出用第１期間およびＹ座標検出用第２期間によってＹ座標を検出する。さらに、本形態の位置検出機能付き表示装置１００においては、Ｚ座標検出期間によってＺ座標を検出する。ここで、Ｘ座標検出用第１期間〜Ｚ座標検出期間の各時間は例えば数ｍｓｅｃ程度である。
【００５６】
より具体的には、検出領域１０Ｒ内の対象物体ＯｂのＸ座標を検出するには、まず、Ｘ座標検出用第１期間において、図４に示す光源駆動部１４の光源制御部１４５が駆動回路１４０を介して発光素子１２を制御し、図６（ａ）に示すように、複数の発光素子１２のうち、発光素子１２Ａを点灯させる一方、他の発光素子１２Ｂ〜１２Ｄを消灯状態とする。その結果、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に向かって位置検出光Ｌ２の強度が単調減少するＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａ（第１座標検出用強度分布／第１座標検出用第１強度分布）が形成される。本形態のＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａでは、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に向かって位置検出光Ｌ２の強度が連続的に略直線的に減少している。かかるＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａでは、Ｘ軸方向における位置と位置検出光Ｌ２の強度とが一定の関係を有している。また、Ｘ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａでは、位置検出光Ｌ２の強度がＹ軸方向で一定である。このため、対象物体Ｏｂで反射して光検出器３０で検出される光量は、Ｘ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａにおける位置検出光Ｌ２の強度と比例し、対象物体Ｏｂの位置によって規定される値である。
【００５７】
次に、Ｘ座標検出用第２期間においては、図４に示す光源駆動部１４の光源制御部１４５が駆動回路１４０を介して発光素子１２を制御し、図６（ａ）に示すように、Ｘ座標検出用第１期間とは逆に、複数の発光素子１２のうち、発光素子１２Ｂを点灯させる一方、他の発光素子１２Ａ、１２Ｃ、１２Ｄを消灯状態とする。その結果、Ｘ軸方向の他方側Ｘ２から一方側Ｘ１に向かって位置検出光Ｌ２の強度が単調減少するＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂ（第１座標検出用強度分布／第１座標検出用第２強度分布）が形成される。本形態のＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂでは、Ｘ軸方向の他方側Ｘ２から一方側Ｘ１に向かって位置検出光Ｌ２の強度が連続的に略直線的に減少している。かかるＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂでは、Ｘ軸方向における位置と位置検出光Ｌ２の強度とが一定の関係を有している。また、Ｘ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂでは、位置検出光Ｌ２の強度がＹ軸方向で一定である。このため、対象物体Ｏｂで反射して光検出器３０で検出される光量は、Ｘ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂにおける位置検出光Ｌ２の強度と比例し、対象物体Ｏｂの位置によって規定される値である。
【００５８】
従って、Ｘ座標検出用第１期間において光検出器３０で検出された光量と、Ｘ座標検出用第２期間において光検出器３０で検出された光量との差あるいは比は、対象物体Ｏｂの位置によって規定される値である。それ故、位置検出部５０のＸ座標検出部５１は、Ｘ座標検出用第１期間における光検出器３０での検出結果、およびＸ座標検出用第２期間における光検出器３０での検出結果に基づいて、対象物体ＯｂのＸ座標を検出することができる。
【００５９】
（Ｙ座標検出動作）
検出領域１０Ｒ内の対象物体ＯｂのＹ座標を検出するには、まず、Ｙ座標検出用第１期間において、図４に示す光源駆動部１４の光源制御部１４５が駆動回路１４０を介して発光素子１２を制御し、図６（ｃ）に示すように、複数の発光素子１２のうち、発光素子１２Ｃを点灯させる一方、他の発光素子１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｄを消灯状態とする。その結果、Ｙ軸方向の一方側Ｙ１から他方側Ｙ２に向かって位置検出光Ｌ２の強度が単調減少するＹ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｙａ（第２座標検出用強度分布／第２座標検出用第１強度分布）が形成される。本形態のＹ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｙａでは、Ｙ軸方向の一方側Ｙ１から他方側Ｙ２に向かって位置検出光Ｌ２の強度が連続的に略直線的に減少している。かかるＹ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｙａでは、Ｙ軸方向における位置と位置検出光Ｌ２の強度とが一定の関係を有している。また、Ｙ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｙａでは、位置検出光Ｌ２の強度がＸ軸方向で一定である。このため、対象物体Ｏｂで反射して光検出器３０で検出される光量は、Ｙ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｙａにおける位置検出光Ｌ２の強度と比例し、対象物体Ｏｂの位置によって規定される値である。
【００６０】
次に、Ｙ座標検出用第２期間においては、図４に示す光源駆動部１４の光源制御部１４５が駆動回路１４０を介して発光素子１２を制御し、図６（ｄ）に示すように、Ｙ座標検出用第１期間とは逆に、複数の発光素子１２のうち、発光素子１２Ｄを点灯させる一方、他の発光素子１２Ａ〜１２Ｃを消灯状態とする。その結果、Ｙ軸方向の他方側Ｙ２から一方側Ｙ１に向かって位置検出光Ｌ２の強度が単調減少するＹ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｙｂ（第２座標検出用強度分布／第２座標検出用第２強度分布）が形成される。本形態のＹ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｙｂでは、Ｙ軸方向の他方側Ｙ２から一方側Ｙ１に向かって位置検出光Ｌ２の強度が連続的に略直線的に減少している。かかるＹ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｙｂでは、Ｙ軸方向における位置と位置検出光Ｌ２の強度とが一定の関係を有している。また、Ｙ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｙｂでは、位置検出光Ｌ２の強度がＸ軸方向で一定である。このため、対象物体Ｏｂで反射して光検出器３０で検出される光量は、Ｙ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｙｂにおける位置検出光Ｌ２の強度と比例し、対象物体Ｏｂの位置によって規定される値である。
【００６１】
従って、Ｙ座標検出用第１期間において光検出器３０で検出された光量と、Ｙ座標検出用第２期間において光検出器３０で検出された光量との差あるいは比は、対象物体Ｏｂの位置によって規定される値である。それ故、位置検出部５０のＹ座標検出部５２は、Ｙ座標検出用第１期間における光検出器３０での検出結果、およびＹ座標検出用第２期間における光検出器３０での検出結果に基づいて、対象物体ＯｂのＹ座標を検出することができる。
【００６２】
（Ｚ座標検出動作）
本形態の位置検出機能付き表示装置１００において、検出領域１０Ｒ内の対象物体ＯｂのＺ座標を検出するには、図３に示す発光素子１２（発光素子１２Ａ〜１２Ｂ）を全て点灯させる。その結果、スクリーン部材８からＺ軸方向に離間する方向に向けて位置検出光Ｌ２の強度が単調減少するＺ座標検出用強度分布が形成される。かかるＺ座標検出用強度分布では、Ｚ軸方向における位置と位置検出光Ｌ２の強度とが一定の関係を有している。このため、対象物体Ｏｂで反射して光検出器３０で検出される光量は、Ｚ座標検出用強度分布における位置検出光Ｌ２の強度と比例し、対象物体Ｏｂの位置によって規定される値である。従って、位置検出部５０のＺ座標検出部５３は、Ｚ座標検出期間における光検出器３０の検出結果に基づいて、対象物体ＯｂのＺ座標を検出することができる。
【００６３】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の位置検出機能付き表示装置１００では、発光素子１２が位置検出光Ｌ２を出射すると、位置検出光Ｌ２はスクリーン部材８を通過して、スクリーン面８ａ側に位置検出光Ｌ２の強度分布を形成する。従って、スクリーン面８ａ側に位置する対象物体Ｏｂによって位置検出光Ｌ２が反射すると、かかる光は、光検出器３０によって検出される。従って、スクリーン面８ａ側での位置と位置検出光Ｌ２の強度との関係を予め把握しておけば、光検出器３０の受光結果に基づいて対象物体Ｏｂの位置を検出することができる。それ故、検出領域１０Ｒに沿って多数の光学素子を配置する必要がないので、低コストかつ低消費電力の光学式位置検出装置１０を構成することができる。
【００６４】
また、本形態では、線状光源体１３を用い、かかる線状光源体１３からは、延在方向で略同等の光量をもって位置検出光Ｌ２が出射されるため、導光板６０には、位置検出光Ｌ２が導光板側光入射部６１〜６４の延在方向において略同等の光量をもって入射するので、導光板６０から出射される位置検出光Ｌ２の出射強度は、導光板側光入射部６１〜６４の延在方向において略同等である。従って、導光板６０は、導光板側光入射部６１〜６４の延在方向に対して直交する方向のみにおいて位置検出光Ｌ２の出射強度に所定の分布をもたせればよい。それ故、導光板６０によって位置検出光Ｌ２の強度分布を形成する方式を採用した場合でも、強度分布を適正に形成することができるので、対象物体Ｏｂの位置を高い精度で検出することができる。
【００６５】
また、本形態において、導光板６０は、４つの辺の各々に導光板側光入射部６１〜６４を備えた四角形の平面形状を備え、線状光源体１３は、導光板６０の４辺の各々に対して設けられている。このため、図６を参照して説明したように、Ｘ座標検出用第１強度分布、Ｘ座標検出用第２強度分布、Ｙ座標検出用第１強度分布、およびＹ座標検出用第２強度分布を異なるタイミングで形成することができる。従って、対象物体Ｏｂの２次元座標を高い精度で検出することができる。
【００６６】
さらに、線状光源体１３は、位置検出光Ｌ２を出射する発光素子１２と、導光板６０の導光板側光入射部６１〜６４に沿って延在する補助導光板７０とを備えている。このため、光源として発光素子１２を用いることができるので、安価である。
【００６７】
さらにまた、補助導光板７０は、補助導光板側光出射部７６に対して２０°以下の角度で斜めに形成された傾斜反射面７７を備えているため、補助導光板７０からは臨界角に対応する位置検出光Ｌ２が出射される。従って、補助導光板７０からの位置検出光Ｌ２の出射強度を均一化することができる。この場合、補助導光板側光出射部７６から出射される位置検出光Ｌ２が補助導光板側光出射部７６に対して成す角度Θ１は小さい。しかるに、本形態では、導光板６０の導光板側光入射部６１〜６４は、頂部６８１の角度が５５°から６５°のプリズム状突部６８になっているため、補助導光板側光出射部７６から出射された位置検出光Ｌ２は、補助導光板側光出射部７６に対して垂直な平行光として導光板６０内を進行することになる。それ故、検出領域１０Ｒでの位置検出光Ｌ２の強度分布をより適正化することができる。
【００６８】
また、本形態において、光検出器３０は、スクリーン面８ａに沿う方向に受光部３１を向けているので、対象物体Ｏｂを検出可能なスクリーン面８ａからの離間距離が制限される。従って、スクリーン面８ａに近い位置の対象物体Ｏｂの検出結果だけを情報として検出することができ、スクリーン面８ａから離れた位置の対象物体Ｏｂの検出結果については情報として検出しない。それ故、スクリーン面８ａから離れた状態での対象物体Ｏｂによって情報が誤入力されることがない。
【００６９】
［別の実施の形態］
図７は、本発明の別の実施の形態に係る位置検出機能付き表示装置１００の構成を模式的に示す説明図であり、図７（ａ）、（ｂ）は、位置検出機能付き表示装置１００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。なお、本形態の基本的な構成は、上記実施の形態と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。
【００７０】
上記実施の形態において、光検出器３０は、スクリーン部材８のスクリーン面８ａの側において、検出領域１０Ｒの外側でスクリーン面８ａに沿う方向に受光部３１を向けていたが、図７に示すように、本形態では、光検出器３０は、スクリーン面８ａの面外方向からスクリーン面８ａに受光部３１を向けている。より具体的には、光検出器３０は、画像投射装置２００の筐体２５０の前面部２０１に設けられている。このため、光検出器３０は、位置検出光Ｌ２のうち、対象物体Ｏｂで画像投射装置２００に向けて反射した位置検出光Ｌ３を検出する。
【００７１】
従って、本形態の位置検出機能付き表示装置１００では、対象物体Ｏｂを検出可能なスクリーン面８ａからの離間距離を拡大することができる。また、画像投射装置２００とは別に光検出器３０を設置する必要がない。また、画像投射装置２００の側で対象物体Ｏｂの位置を検出するための処理を行なうことができる。さらに、対象物体Ｏｂの位置検出結果を画像投射装置２００から投射される画像に反映させるのが容易である。
【００７２】
（他の実施の形態）
上記実施の形態では、線状光源体１３を発光素子１２と補助導光板７０によって構成したが、棒状に延在する赤外ランプを線状光源体１３として用いてもよい。
【００７３】
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。
【００７４】
［位置検出機能付き表示装置１００の変形例］
上記実施の形態では、画像生成装置として画像投射装置２００を備えている構成であったが、図８〜図１１に示すように、直視型の表示装置を画像生成装置として採用すれば、図１２を参照して後述する電子機器に用いることができる。
【００７５】
（位置検出機能付き表示装置１００の変形例１）
図８および図９は、本発明の変形例１に係る位置検出機能付き表示装置１００の分解斜視図、および断面構成を示す説明図である。なお、本形態の位置検出機能付き表示装置１００において、光学式位置検出装置１０の構成は、上記実施の形態と同様であるため、共通する部分については同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
【００７６】
図８および図９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と画像生成装置としての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を備えている。光学式位置検出装置１０は、上記実施の形態で説明した線状光源体１３と、導光板６０と、検出領域１０Ｒに受光部３１を向けた光検出器３０とを備えている。直視型表示装置２０８は、導光板６０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６０に対して平面視で重なる領域に画像表示領域２０Ｒを備えており、かかる画像表示領域２０Ｒは検出領域１０Ｒと平面視で重なっている。
【００７７】
（位置検出機能付き表示装置１００の変形例２）
図１０および図１１は、本発明の変形例２に係る位置検出機能付き表示装置１００の説明図であり、図１０および図１１は各々、光学式位置検出装置１０および位置検出機能付き表示装置１００の分解斜視図、および断面構成を示す説明図である。なお、本形態の位置検出機能付き表示装置１００において、光学式位置検出装置１０の構成は、上記実施の形態と同様であるため、共通する部分については同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
【００７８】
図１０および図１１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、画像生成装置としての液晶装置２０９（直視型表示装置）を備えており、光学式位置検出装置１０は、上記実施の形態で説明した線状光源体１３と、導光板６０と、検出領域１０Ｒに受光部３１を向けた光検出器３０とを備えている。液晶装置２０９は、導光板６０に対して平面視で重なる領域に画像表示領域２０Ｒを備えており、かかる画像表示領域２０Ｒは検出領域１０Ｒと平面視で重なっている。
【００７９】
本形態の位置検出機能付き表示装置１００において、導光板６０の光出射側には、必要に応じて、位置検出光Ｌ２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６０の導光板側光出射部６５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６０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６０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６０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は位置検出光Ｌ２が漏れるのを防止する。
【００８０】
液晶装置２０９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６０が位置する側とは反対側に液晶パネル２０９ａと、透光性カバー２０９ｂとを備えている。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は、アクティブマトリクス型液晶パネルであり、２枚の透光性基板２１、２２の一方側には透光性の画素電極、データ線、走査線、画素スイッチング素子（図示せず）が形成され、他方側には透光性の共通電極（図示せず）が形成されている。なお、画素電極および共通電極が同一の基板に形成されることもある。かかる液晶パネル２０９ａでは、各画素に対して走査線を介して走査信号が出力され、データ線を介して画像信号が出力されると、複数の画素の各々で液晶２４の配向が制御される結果、画像表示領域２０Ｒに画像が形成される。
【００８１】
液晶パネル２０９ａにおいて、一方の透光性基板２１には、他方の透光性基板２２の外形より周囲に張り出した基板張出部２１ｔが設けられている。この基板張出部２１ｔの表面上には駆動回路などを構成する電子部品２５が実装されている。また、基板張出部２１ｔには、フレキシブル配線基板（ＦＰＣ）などの配線部材２６が接続されている。なお、基板張出部２１ｔ上には配線部材２６のみが実装されていてもよい。なお、必要に応じて透光性基板２１、２２の外面側には偏光板（図示せず）が配置される。
【００８２】
ここで、対象物体Ｏｂの平面位置を検出するためには、位置検出光Ｌ２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６０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Ｌ２を透過可能に構成される。なお、液晶パネル２０９ａが導光板６０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Ｌ２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６０を通して視認側より透視可能に構成される必要がある。
【００８３】
液晶装置２０９は、液晶パネル２０９ａを照明するための照明装置４０を備えている。本形態において、照明装置４０は、導光板６０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６０と反射板４１４との間に配置されている。照明装置４０は、照明用光源４１と、この照明用光源４１から放出される照明光を伝播させながら出射する照明用導光板４３とを備えており、照明用導光板４３は、矩形の平面形状を備えている。照明用光源４１は、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）などの発光素子で構成され、駆動回路（図示せず）から出力される駆動信号に応じて、例えば白色の照明光Ｌ４を放出する。本形態において、照明用光源４１は、照明用導光板４３の辺部分４３ａに沿って複数、配列されている。
【００８４】
照明用導光板４３は、辺部分４３ａに隣接する光出射側の表面部分（光出射部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、光出射部４３ｓが設けられる部分の厚みの増加を抑制しつつ、辺部分４３ａの高さを照明用光源４１の光放出面の高さに対応させてある。
【００８５】
かかる照明装置４０において、照明用光源４１から出射された照明光は、照明用導光板４３の辺部分４３ａから照明用導光板４３の内部に入射した後、照明用導光板４３の内部を反対側の外縁部４３ｂに向けて伝播し、一方の表面である光出射部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部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の光出射部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は光出射部４３ｓからほぼ均一に出射される。
【００８６】
本形態において、照明用導光板４３は、液晶パネル２０９ａの視認側とは反対側で液晶パネル２０９ａの画像表示領域２０Ｒと平面的に重なるように配置され、いわゆるバックライトとして機能する。但し、照明用導光板４３を液晶パネル２０９ａの視認側に配置して、いわゆるフロントライトとして機能するように構成してもよい。また、本形態において、照明用導光板４３は導光板６０と反射板４１４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６０との間に配置してもよい。また、照明用導光板４３と導光板６０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Ｌ２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においては光出射部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６０においては導光板側光出射部６５から出射される位置検出光Ｌ２を大きく散乱させてしまうと位置検出の妨げとなる。このため、光散乱板を設けないか、あるいは比較的軽度の光散乱作用を呈する光散乱板を用いる必要があることから、光散乱板については照明用導光板４３の専用品とすることが好ましい。但し、プリズムシート（第１プリズムシート１６１や第２プリズムシート１６２）などの集光作用のある光学シートについては共用としても構わない。
【００８７】
（電子機器への搭載例）
図１２を参照しながら、図８〜図１１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１２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１２（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１２（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、スクロールボタン３００２、および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１２（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、電源スイッチ４００２、および表示ユニットとしての位置検出機能付き表示装置１００を備える。電源スイッチ４００２を操作すると、住所録やスケジュール帳といった各種の情報が位置検出機能付き表示装置１００に表示される。
【００８８】
なお、位置検出機能付き表示装置１００が適用される電子機器としては、図１２に示すものの他、デジタルスチールカメラ、液晶テレビ、ビューファインダー型、モニター直視型のビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳、電卓、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、銀行端末などの電子機器などが挙げられる。そして、これらの各種電子機器の表示部として、前述した位置検出機能付き表示装置１００が適用可能である。
【符号の説明】
【００８９】
１０・・光学式位置検出装置、１０Ｒ・・検出領域、１１・・位置検出用光源装置、１２、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ・・発光素子、１３、１３Ａ〜１３Ｄ・・線状光源体、３０・・光検出器、５０・・位置検出部、６０・・導光板、６１〜６４・・導光板側光入射部、６５・・導光板側光出射部、７０〜７４・・補助導光板、７５・・補助導光板側光入射部、７６・・補助導光板側光出射部、７７・・傾斜反射面、１００・・位置検出機能付き表示装置
【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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【図１２】
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【図１３】
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