(57)【要約】【課題】検出領域の周りに多数の光源や光検出器を配置しなくても、対象物体の位置を光学的に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】位置検出機能付き表示装置１００に用いた光学式位置検出装置１０では、検出領域１０Ｒに向けて赤外光からなる位置検出光Ｌ２を出射し、検出領域１０Ｒで対象物体Ｏｂにより反射した位置検出光Ｌ３を光検出器３０によって検出する。その際、光検出器３０による第１位置検出光Ｌ２ａの受光強度と第２位置検出光Ｌ２ｂの受光強度との比較結果、および光検出器３０による第２位置検出光Ｌ２ｂの受光強度と第３位置検出光Ｌ２ｃの受光強度との比較結果に基づいて対象物体Ｏｂの２次元座標を検出する．【選択図】図１
2011090604.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検出する光学式位置検出装置であって、
前記検出領域に第１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第１強度分布を形成する第１光源と、
前記検出領域に第２位置検出光を出射して前記第１強度分布の最大強度部分からずれた位置に最大強度部分を有する第２強度分布を前記検出領域に形成する第２光源と、
前記検出領域に第３位置検出光を出射して前記第１強度分布の最大強度部分と前記第２強度分布の最大強度部分とを結ぶ仮想の直線上からずれた位置に最大強度部分を有する第３強度分布を前記検出領域に形成する第３光源と、
前記検出領域内において前記対象物体により反射した前記第１位置検出光、前記第２位置検出光および前記第３位置検出光を検出する光検出器と、
前記光検出器による前記第１位置検出光の受光強度と前記第２位置検出光の受光強度との比較結果と、前記光検出器による前記第２位置検出光の受光強度と前記第３位置検出光の受光強度との比較結果とに基づいて前記検出領域内に設定された検出面内における前記対象物体の２次元座標を検出する位置検出部と、
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】
前記第１強度分布、前記第２強度分布および前記第３強度分布では、最大強度部分から離間するに伴って強度が単調減少し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】
前記位置検出用光源部は、前記第１位置検出光、前記第２位置検出光、および前記第３位置検出光を異なるタイミングで出射す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】
前記位置検出光は、赤外光からな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、前記第２光源および前記第３光源は、前記位置検出光を発散光として出射することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の光学式位置検出装置。
【請求項６】
前記第１光源、前記第２光源および前記第３光源は、光軸を前記検出領域に向けて配置されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の光学式位置検出装置。
【請求項７】
さらに、前記検出領域に光出射面を向けた導光板を備え、
前記第１位置検出光、前記第２位置検出光および前記第３位置検出光は、当該導光板を介して前記検出領域に出射されることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の光学式位置検出装置。
【請求項８】
前記第１位置検出光、前記第２位置検出光、および前記第３位置検出光とともに、前記検出面に直交する方向で強度が変化する強度分布を形成する第４位置検出光を出射する第４光源を備えてい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位置検出機能付き表示装置。
【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、
前記検出領域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、検出領域内の対象物体の位置を光学的に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（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、直視型の表示装置において画像の表示面側に検出領域を設定し、検出領域を挟む両側に複数の発光ダイオードと複数のフォトトランジスターとを配置した構成を有している。かかる位置検出装置では、検出領域内に対象物体が進入すると、対象物体によって光が遮られるので、光が遮られたフォトトランジスターを特定すれば対象物体の位置を検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１４２６４３号公報の図６
【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に記載の光学式位置検出装置では、検出領域の周りに、検出すべき位置座標の分解能に対応する多数の発光ダイオードやフォトトランジスターを配置する必要があるため、実用的ではない。
【０００６】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、検出領域の周りに多数の光源や光検出器を配置しなくても、対象物体の位置を光学的に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にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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検出する光学式位置検出装置であって、前記検出領域に第１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第１強度分布を形成する第１光源と、前記検出領域に第２位置検出光を出射して前記第１強度分布の最大強度部分からずれた位置に最大強度部分を有する第２強度分布を前記検出領域に形成する第２光源と、前記検出領域に第３位置検出光を出射して前記第１強度分布の最大強度部分と前記第２強度分布の最大強度部分とを結ぶ仮想の直線上からずれた位置に最大強度部分を有する第３強度分布を前記検出領域に形成する第３光源と、前記検出領域内において前記対象物体により反射した前記第１位置検出光、前記第２位置検出光および前記第３位置検出光を検出する光検出器と、前記光検出器による前記第１位置検出光の受光強度と前記第２位置検出光の受光強度との比較結果、および前記光検出器による前記第２位置検出光の受光強度と前記第３位置検出光の受光強度との比較結果に基づいて前記検出領域に設定された検出面内における前記対象物体の２次元座標を検出する位置検出部と、を有していることを特徴とする。
【０００８】
本発明では、第１光源、第２光源、および第３光源から検出領域に位置検出光（第１位置検出光、第２位置検出光および第３位置検出光）を出射して検出領域に位置検出光の強度分布を形成し、検出領域で対象物体により反射した位置検出光を光検出器によって検出する。従って、検出領域の周りに光源や光検出器を多数配置しなくても、対象物体の位置を光学的に検出することができる。ここで、検出領域には、位置検出光として、第１強度分布をもつ第１位置検出光と、第１強度分布の最大強度部分からずれた位置に最大強度部分を有する第２強度分布をもつ第２位置検出光と、第１強度分布の最大強度部分と第２強度分布の最大強度部分とを結ぶ仮想の直線上からずれた位置に最大強度部分を有する第３強度分布をもつ第３位置検出光とが出射される。このため、第１位置検出光、第２位置検出光、および第３位置検出光のうちの２つ位置検出光と、他の組み合わせの２つ位置検出光とを用いれば、位置検出部は、光検出器の受光結果に基づいて前記位置検出光の出射方向に交差する仮想面内における対象物体の位置を検出することができる。すなわち、対象物体で反射した第１位置検出光の光検出器での検出結果と、対象物体で反射した第２位置検出光の光検出器での検出結果とを比較すれば、第１強度分布の最大強度部分、および第２強度分布の最大強度部分から対象物体までの距離の比が分る。また、対象物体で反射した第２位置検出光の光検出器での検出結果と、対象物体で反射した第３位置検出光の光検出器での検出結果とを比較すれば、第２強度分布の最大強度部分、および第３強度分布の最大強度部分から対象物体までの距離の比が分る。従って、これらの比に相当する位置を対象物体の位置として検出することができる。それ故、比較的簡素な構成で、対象物体の２次元座標を光学的に検出することができる。
【０００９】
本発明において、前記第１強度分布、前記第２強度分布および前記第３強度分布では、最大強度部分から離間するに伴って強度が単調減少していることが好ましい。このように構成すると、対象物体の位置と光検出器での受光強度とは比較的単純な関係となるので、比較的簡素な処理で対象物体の位置を精度よく検出することができる。
【００１０】
本発明において、前記位置検出用光源部は、前記第１位置検出光、前記第２位置検出光、および前記第３位置検出光を異なるタイミングで出射することが好ましい。本発明では、第１位置検出光、第２位置検出光、および第３位置検出光の波長を変えれば、第１位置検出光、第２位置検出光、および第３位置検出光を同時に出射してもよい。この場合、第１位置検出光、第２位置検出光、および第３位置検出光を選択的に検出する光検出器を用いることになる。しかるに、第１位置検出光、第２位置検出光、および第３位置検出光を異なるタイミングで出射すれば、１つの光検出器で第１位置検出光、第２位置検出光、および第３位置検出光を検出することができるので、構成の簡素化を図ることができる。
【００１１】
本発明において、前記位置検出光は、赤外光からなることが好ましい。かかる構成によれば、位置検出光が視認されないという利点がある。
【００１２】
本発明において、前記第１光源、前記第２光源および前記第３光源は、前記位置検出光を発散光として出射することが好ましい。このように構成すると、光軸に相当する位置が強度分布の最大強度部分となり、かかる最大強度部分から離間するに伴って強度が単調減少する強度分布を利用することができる。
【００１３】
本発明において、前記第１光源、前記第２光源および前記第３光源は、光軸を前記検出領域に向けて配置されている構成を採用することができる。
【００１４】
本発明において、さらに、前記検出領域に光出射面を向けた導光板を備え、前記第１位置検出光、前記第２位置検出光および前記第３位置検出光は、当該導光板を介して前記検出領域に出射される構成を採用してもよい。
【００１５】
本発明において、前記第１位置検出光、前記第２位置検出光、および前記第３位置検出光とともに、前記ＸＹ平面に直交するＺ軸方向で強度が変化する強度分布を形成する第４位置検出光を出射する第４光源を備えていることが好ましい。このように構成すると、対象物体の三次元の座標を検出することができる。
【００１６】
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に用いることができ、かかる位置検出機能付き表示装置は、前記検出領域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が好ましい。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】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態１に係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に係る位置検出機能付き表示装置１００に用いた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３】本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置で利用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に係る位置検出機能付き表示装置の光学式位置検出装置の原理を模式的に示す説明図である。
【図５】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での信号処理内容を示す説明図である。
【図６】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でのＸＹ座標を検出する動作を示す説明図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係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の構成を模式的に示す説明図である。
【図８】本発明の実施の形態３に係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の構成を模式的に示す説明図である。
【図９】本発明の実施の形態３に係る光学式位置検出装置の説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態４に係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の構成を模式的に示す説明図である。
【図１１】本発明の実施の形態５に係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の構成を模式的に示す説明図である。
【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位置検出機能付き表示装置の分解斜視図である。
【図１３】本発明の変形例１に係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の断面構成を示す説明図である。
【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位置検出機能付き表示装置の分解斜視図である。
【図１５】本発明の変形例２に係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の断面構成を示す説明図である。
【図１６】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。
【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、互いに交差する軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸とし、Ｚ軸に沿う方向に画像を投射するものとして説明する。また、以下に参照する図面では、説明の便宜上、Ｘ軸方向を横方向とし、Ｙ軸方向と縦方向として表してある。また、以下に参照する図面では、Ｘ軸方向の一方側をＸ１側とし、他方側をＸ２側とし、Ｙ軸方向の一方側をＹ１側とし、他方側をＹ２側として示してある。また、以下の説明で参照する図においては、各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならしめてある。
【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に係る光学式位置検出装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。
【００２０】
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２９０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２９０に向けて画像表示光Ｌ１を拡大投射する。
【００２１】
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２９０において画像が視認されるスクリーン面２９０ａ側（スクリーン部材２９０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２９０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２９０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。本形態の光学式位置検出装置１０は、検出領域１０Ｒにおいてスクリーン部材２９０と平行なＸＹ平面（検出面）内における対象物体Ｏｂの位置（Ｘ座標およびＹ座標）を検出する。従って、本形態の位置検出機能付き表示装置１００では、例えば、光学式位置検出装置１０において対象物体ＯｂのＸＹ座標を検出した結果を、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。
【００２２】
（位置検出装置の構成）
図２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１００に用いた光学式位置検出装置の電気的構成を示す説明図である。
【００２３】
本形態の光学式位置検出装置１０は、検出領域１０Ｒに位置検出光を出射する３つの発光素子１２（第１発光素子１２Ａ、第２発光素子１２Ｂ、第３発光素子１２Ｃ）と、検出領域１０Ｒ内において対象物体Ｏｂで反射した位置検出光Ｌ３を検出する光検出器３０とを備えている。本形態において、３つの発光素子１２は、スクリーン部材２９０のスクリーン面２９０ａ側において、検出領域１０Ｒの側方向でスクリーン面２９０ａに沿う方向に光軸を向けている。このため、発光素子１２から出射された位置検出光Ｌ２は、スクリーン面２９０ａに沿うように進行する。
【００２４】
３つの発光素子１２は、検出領域１０Ｒの４つの角部分１０Ｒａ〜１０Ｒｄのうち、３つの角部分１０Ｒａ、１０Ｒｂ、１０Ｒｃに光軸を向けている。より具体的には、第１発光素子１２Ａは、検出領域１０Ｒの角部分１０Ｒａに光軸を向けており、角部分１０Ｒａの側から検出領域１０Ｒに第１位置検出光Ｌ２ａを出射する。第２発光素子１２Ｂは、検出領域１０Ｒの角部分１０Ｒｂに光軸を向けており、角部分１０Ｒｂの側から検出領域１０Ｒに第２位置検出光Ｌ２ｂを出射する。第３発光素子１２Ｃは、検出領域１０Ｒの角部分１０Ｒｃに光軸を向けており、角部分１０Ｒｃの側から検出領域１０Ｒに第３位置検出光Ｌ２ｃを出射する。
【００２５】
発光素子１２は、ＬＥＤ（発光ダイオード）等により構成され、赤外光からなる位置検出光Ｌ２を発散光として放出する。すなわち、位置検出光Ｌ２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ことから、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。本形態では、いずれの発光素子１２もピーク波長が８５０ｎｍ付近の波長域にある赤外光を出射する。
【００２６】
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２９０のスクリーン面２９０ａの側において、検出領域１０Ｒの外側でスクリーン面２９０ａに沿う方向に受光部３１を向けている。
【００２７】
図２に示すように、光学式位置検出装置１０は、発光素子１２（第１発光素子１２Ａ、第２発光素子１２Ｂ、第３発光素子１２Ｃ）を駆動する光源駆動部１４と、光検出器３０から検出結果が出力される位置検出部５０とを有している。光源駆動部１４は、発光素子１２を駆動する光源駆動回路１４０と、光源駆動回路１４０を介して複数の発光素子１２の各々の発光強度を制御する光源制御部１４５とを備えている。光源駆動回路１４０は、第１光源としての第１発光素子１２Ａを駆動する光源駆動回路１４０ａと、第２光源としての第２発光素子１２Ｂを駆動する光源駆動回路１４０ｂと、第３光源としての第３発光素子１２Ｃを駆動する光源駆動回路１４０ｃとを備えている。光源制御部１４５は、光源駆動回路１４０ａ〜１４０ｃを介して発光素子１２を制御する。
【００２８】
位置検出部５０は、信号処理部５１とＸＹ座標検出部５２とを備えており、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。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。
【００２９】
（位置検出光Ｌ２の強度分布の構成）
図３は、本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置１０で利用される位置検出光の強度分布の説明図であり、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は各々、第１位置検出光が形成する第１強度分布の説明図、第２位置検出光が形成する第２強度分布の説明図、および第３位置検出光が形成する第３強度分布の説明図である。
【００３０】
本形態の光学式位置検出装置１０において、第１発光素子１２Ａ、第２発光素子１２Ｂ、および第３発光素子１２Ｃは、検出領域１０Ｒの角部分１０Ｒａ、１０Ｒｂ、１０Ｒｃに対峙する位置で角部分１０Ｒａ、１０Ｒｂ、１０Ｒｃに光軸を向けている。また、第１発光素子１２Ａから出射される第１位置検出光Ｌ２ａ、第２発光素子１２Ｂから出射される第２位置検出光Ｌ２ｂ、および第３発光素子１２Ｃから出射される第３位置検出光Ｌ２ｃはいずれも発散光であり、かかる発散光では、光軸Ｌ１２ａ、Ｌ１２ｂ、Ｌ１２ｃ付近で最も強度が大で、光軸Ｌ１２ａ、Ｌ１２ｂ、Ｌ１２ｃから離間するほど、強度が連続的に低下していく。また、第１位置検出光Ｌ２ａ、第２位置検出光Ｌ２ｂ、および第３発光素子１２Ｃは、第１発光素子１２Ａ、第２発光素子１２Ｂ、および第３発光素子１２Ｃから離間するほど、強度が連続的に低下していく。
【００３１】
このため、第１発光素子１２Ａから出射された第１位置検出光Ｌ２ａは、図３（ａ）に示す第１強度分布Ｌ２ａ１を検出領域１０Ｒに形成する。かかる第１強度分布Ｌ２ａ１においては、角部分１０Ｒａで第１強度分布Ｌ２ａ１の最大強度部分Ｌ２ａ０となり、最大強度部分Ｌ２ａ０から離間するに従って強度が単調減少している。本形態の第１強度分布Ｌ２ａ１においては、最大強度部分Ｌ２ａ０から離間するに従って強度が直線的あるいは略直線的に減少している。また、第２発光素子１２Ｂから出射された第２位置検出光Ｌ２ｂは、図３（ｂ）に示す第２強度分布Ｌ２ｂ１を検出領域１０Ｒに形成する。かかる第２強度分布Ｌ２ｂ１においては、角部分１０Ｒｂで第２強度分布Ｌ２ｂ１の最大強度部分Ｌ２ｂ０となり、最大強度部分Ｌ２ｂ０から離間するに従って強度が単調減少している。本形態の第２強度分布Ｌ２ｂ１においては、最大強度部分Ｌ２ｂ０から離間するに従って強度が直線的あるいは略直線的に減少している。また、第３発光素子１２Ｃから出射された第３位置検出光Ｌ２ｃは、図３（ｃ）に示す第３強度分布Ｌ２ｃ１を検出領域１０Ｒに形成する。かかる第３強度分布Ｌ２ｃ１においては、角部分１０Ｒｃで第３強度分布Ｌ２ｃ１の最大強度部分Ｌ２ｃ０となり、最大強度部分Ｌ２ｃ０から離間するに従って強度が単調減少している。本形態の第３強度分布Ｌ２ｃ１においては、最大強度部分Ｌ２ｃ０から離間するに従って強度が直線的あるいは略直線的に減少している。
【００３２】
ここで、第１強度分布Ｌ２ａ１の最大強度部分Ｌ２ａ０と、第２強度分布Ｌ２ｂ１の最大強度部分Ｌ２ｂ０とはＸ軸方向でずれている。また、第３強度分布Ｌ２ｃ１の最大強度部分Ｌ２ｃ０は、第２強度分布Ｌ２ｂ１の最大強度部分Ｌ２ｂ０と第１強度分布Ｌ２ａ１の最大強度部分Ｌ２ａ０とを結ぶ仮想の直線とは重ならない位置にある。すなわち、第１強度分布Ｌ２ａ１の最大強度部分Ｌ２ａ０、第２強度分布Ｌ２ｂ１の最大強度部分Ｌ２ｂ０、および第３強度分布Ｌ２ｃ１の最大強度部分Ｌ２ｃ０は、仮想の三角形の角部分に位置する。このため、第１強度分布Ｌ２ａ１、第２強度分布Ｌ２ｂ１、および第３強度分布Ｌ２ｃ１は、互いに異なる方向の強度勾配を有している。
【００３３】
（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、位置検出用光源部１１において、発光素子１２を点灯させて検出領域１０Ｒの位置検出光Ｌ２の強度分布を形成するともに、対象物体Ｏｂで反射した位置検出光Ｌ２を光検出器３０で検出し、かかる光検出器３０での検出結果に基づいて、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４を参照して座標検出の原理を説明する。
【００３４】
図４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１００の光学式位置検出装置１０の原理を模式的に示す説明図であり、図４（ａ）、（ｂ）は、対象物体で反射した位置検出光の強度を示す説明図、および対象物体で反射した位置検出光の強度が等しくなるように位置検出光の強度分布を調整する様子を示す説明図である。
【００３５】
本形態の位置検出機能付き表示装置１００においては、位置検出用光源部１１の第１発光素子１２Ａおよび第２発光素子１２Ｂが順次点灯して第１位置検出光Ｌ２ａおよび第２位置検出光Ｌ２ｂを出射すると、図４（ａ）、（ｂ）に示す第１強度分布Ｌ２ａ１および第２強度分布Ｌ２ｂ１が順次形成される。以下の説明では、第１強度分布Ｌ２ａ１の最大強度部分Ｌ２ａ０と、第２強度分布Ｌ２ｂ１の最大強度部分Ｌ２ｂ０とはＹ軸方向の位置が一致し、かつ、Ｘ軸方向でずれているため、第１強度分布Ｌ２ａ１におけるＸ軸方向の成分をＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａとし、第２強度分布Ｌ２ｂ１におけるＸ軸方向の成分をＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂとして説明する。
【００３６】
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を利用してＸ軸方向の位置（Ｘ座標）を検出するには、図４（ａ）に示すように、まず、第１期間において、第２発光素子１２Ｂを消灯させる一方、第１発光素子１２Ａを点灯させて、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１強度分布Ｌ２Ｘａを形成する。次に、第２期間においては、第１発光素子１２Ａを消灯させる一方、第２発光素子１２Ｂを点灯させて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により第１位置検出光Ｌ２ａおよび第２位置検出光Ｌ２ｂ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、第１期間に形成するＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａ、および第２期間に形成するＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂは、一定の分布を有しているので、以下の方法などにより、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。
【００３７】
例えば、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、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。かかる方法では、第１期間における光検出器３０での検出値ＬＸａと、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、図３に示す第１強度分布Ｌ２ａ１の最大強度部分Ｌ２ａ０から対象物体Ｏｂまでの距離と、第２強度分布Ｌ２ｂ１の最大強度部分Ｌ２ｂ０から対象物体Ｏｂまでの距離とが等しいことが分る。
【００３８】
これに対して、第１期間における光検出器３０での検出値ＬＸａと、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、第１発光素子１２Ａおよび第２発光素子１２Ｂに対する制御量（駆動電流）を調整して、図４（ｂ）に示すように、再度、第１期間においてＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａを形成し、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、第１期間における光検出器３０での検出値ＬＸａと、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、第１期間での第１発光素子１２Ａに対する制御量の調整量ΔＬＸａと、第２期間での第２発光素子１２Ｂに対する制御量の調整量ΔＬＸｂとの比は、図３に示す第１強度分布Ｌ２ａ１の最大強度部分Ｌ２ａ０と第２強度分布Ｌ２ｂ１の最大強度部分Ｌ２ｂ０との中間地点からの対象物体Ｏｂのズレ量の比に対応する。また、第１期間における光検出器３０での検出値ＬＸａと、第２期間における光検出器３０での検出値ＬＸｂとが等しくなったときの第１期間での第１発光素子１２Ａに対する制御量と、第２期間での第２発光素子１２Ｂに対する制御量との比は、図３に示す第１強度分布Ｌ２ａ１の最大強度部分Ｌ２ａ０から対象物体Ｏｂまでの距離と、第２強度分布Ｌ２ｂ１の最大強度部分Ｌ２ｂ０から対象物体Ｏｂまでの距離との比に対応する。それ故、第１強度分布Ｌ２ａ１の最大強度部分Ｌ２ａ０から対象物体Ｏｂまでの距離と、第２強度分布Ｌ２ｂ１の最大強度部分Ｌ２ｂ０から対象物体Ｏｂまでの距離との比が分るので、対象物体ＯｂのＸ座標を検出することができる。
【００３９】
なお、第１期間における光検出器３０での検出値ＬＸａと、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、第１期間での第１発光素子１２Ａに対する制御量を調整量ΔＬＸａ分だけ減少させてもよく、あるいは、第２期間での第２発光素子１２Ｂに対する制御量を調整量ΔＬＸｂ分だけ増大させてもよい。その結果、第１期間における光検出器３０での検出値ＬＸａと、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第１期間での第１発光素子１２Ａに対する制御量と、制御量を調整した後の第２期間での第２発光素子１２Ｂに対する制御量との比は、図３に示す第１強度分布Ｌ２ａ１の最大強度部分Ｌ２ａ０から対象物体Ｏｂまでの距離と、第２強度分布Ｌ２ｂ１の最大強度部分Ｌ２ｂ０から対象物体Ｏｂまでの距離との比に対応する。それ故、第１強度分布Ｌ２ａ１の最大強度部分Ｌ２ａ０から対象物体Ｏｂまでの距離と、第２強度分布Ｌ２ｂ１の最大強度部分Ｌ２ｂ０から対象物体Ｏｂまでの距離との比が分るので、対象物体ＯｂのＸ座標を検出することができる。
【００４０】
上記のいずれの方法を採用する場合でも同様に、第３期間および第４期間において、Ｙ軸方向で離間する発光素子１２、例えば、第２発光素子１２Ｂおよび第３発光素子１２Ｃを順次点灯させて上記の処理を行なえば、対象物体ＯｂのＹ座標を検出することができる。
【００４１】
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、光源制御部１４５や位置検出部５０としてマイクロプロセッサーユニット（ＭＰＵ）を用い、これにより所定のソフトウェア（動作プログラム）を実行することに従って処理を行う構成を採用することができる。また、図５を参照して以下に説明するように、論理回路など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。
【００４２】
（位置検出部５０の構成例）
図５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１００での信号処理内容を示す説明図であり、図５（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した位置検出機能付き表示装置１００の位置検出部５０の説明図、および位置検出部５０の発光強度補償指令部での処理内容を示す説明図である。ここに示す位置検出部５０は、図４を参照して説明した方法のうち、第１期間および第２期間における光検出器３０での検出値ＬＸａ、ＬＸｂが等しくなるように、第１発光素子１２Ａおよび第２発光素子１２Ｂに対する制御量（駆動電流）を調整した際の調整量あるいは制御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。なお、Ｘ軸座標およびＹ座標を検出するための構成は同様であるため、以下の説明ではＸ座標を求める場合のみを説明する。
【００４３】
図５（ａ）に示すように、本形態の位置検出機能付き表示装置１００において、光源駆動回路１４０は、第１期間では可変抵抗１１１を介して複数の発光素子１２の各々に所定電流値の駆動パルスを印加し、第２期間では可変抵抗１１２および反転回路１１３を介して複数の発光素子１２の各々に所定電流値の駆動パルスを印加するものとして表される。従って、光源駆動回路１４０は、第１期間と第２期間とでは、発光素子１２に対して逆相の駆動パルスを印加することになる。そして、第１期間においてＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａを形成した際の第１位置検出光Ｌ２ａが対象物体Ｏｂで反射した光が共通の光検出器３０で受光されるとともに、第２期間においてＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂを形成した際の第２位置検出光Ｌ２ｂが対象物体Ｏｂで反射した光が共通の光検出器３０で受光される。光強度信号生成回路１５０において、光検出器３０には、１ｋΩ程度の抵抗３０ｒが直列に電気的接続されており、それらの両端にはバイアス電圧Ｖｂが印加されている。
【００４４】
かかる光強度信号生成回路１５０において、光検出器３０と抵抗３０ｒとの接続点Ｐ１には、位置検出部５０が電気的に接続されている。光検出器３０と抵抗３０ｒとの接続点Ｐ１から出力される検出信号Ｖｃは、下式
Ｖｃ＝Ｖ30／（Ｖ30＋抵抗３０ｒの抵抗値）
Ｖ30：光検出器３０の等価抵抗
で表される。従って、環境光が光検出器３０に入射しない場合と、環境光が光検出器３０に入射している場合とを比較すると、環境光が光検出器３０に入射している場合には、検出信号Ｖｃのレベルおよび振幅が大きくなる。
【００４５】
位置検出部５０は概ね、位置検出用信号抽出回路１９０、位置検出用信号分離回路１７０、および発光強度補償指令回路１８０を備えている。なお、発光強度補償指令回路１８０は、図２に示す光源制御部１４５の一部としても機能している。
【００４６】
位置検出用信号抽出回路１９０は、１ｎＦ程度のキャパシタからなるフィルター１９２を備えており、かかるフィルター１９２は、光検出器３０と抵抗３０ｒとの接続点Ｐ１から出力された信号から直流成分を除去するハイパスフィルターとして機能する。このため、フィルター１９２によって、光検出器３０と抵抗３０ｒとの接続点Ｐ１から出力された検出信号Ｖｃからは、第１期間および第２期間における光検出器３０による位置検出光Ｌ２の位置検出信号Ｖｄが抽出される。すなわち、位置検出光Ｌ２は変調されているのに対して、環境光はある期間内において強度が一定であると見なすことができるので、環境光に起因する低周波成分あるいは直流成分はフィルター１９２によって除去される。
【００４７】
また、位置検出用信号抽出回路１９０は、フィルター１９２の後段に、２２０ｋΩ程度の帰還抵抗１９４を備えた加算回路１９３を有しており、フィルター１９２によって抽出された位置検出信号Ｖｄは、バイアス電圧Ｖｂの１／２倍の電圧Ｖ／２に重畳された位置検出信号Ｖｓとして位置検出用信号分離回路１７０に出力される。
【００４８】
位置検出用信号分離回路１７０は、第１期間において発光素子１２に印加される駆動パルスに同期してスイッチング動作を行なうスイッチ１７１と、比較器１７２と、比較器１７２の入力線に各々、電気的接続されたキャパシタ１７３とを備えている。このため、位置検出信号Ｖｓが位置検出用信号分離回路１７０に入力されると、位置検出用信号分離回路１７０から発光強度補償指令回路１８０には、第１期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅａと、第２期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅｂとが交互に出力される。
【００４９】
発光強度補償指令回路１８０は、実効値Ｖｅａ、Ｖｅｂを比較して、図５（ｂ）に示す処理を行ない、第１期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅａと、第２期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅｂとが同一レベルとなるように制御信号Ｖｆを光源駆動回路１４０に出力し、光源駆動回路１４０を制御する。すなわち、発光強度補償指令回路１８０は、第１期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅａと、第２期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅｂとを比較して、それらが等しい場合、現状の駆動条件を維持させる。これに対して、第１期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅａが、第２期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅｂより低い場合、発光強度補償指令回路１８０は、可変抵抗１１１の抵抗値を下げさせて第１期間での第１発光素子１２Ａからの出射光量を高める。また、第２期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅｂが、第１期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅａより低い場合、発光強度補償指令回路１８０は、可変抵抗１１２の抵抗値を下げさせて第２期間での第２発光素子１２Ｂからの出射光量を高める。
【００５０】
このようにして、位置検出機能付き表示装置１００では位置検出部５０の発光強度補償指令回路１８０によって、第１期間および第２期間での光検出器３０による検出量が同一となるように、第１発光素子１２Ａおよび第２発光素子１２Ｂの制御量（電流量）を制御する。従って、発光強度補償指令回路１８０には、第１期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅａと、第２期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅｂとが同一レベルとなるような発光素子１２に対する制御量に関する情報が存在するので、かかる情報を位置検出信号ＶｇとしてＸＹ座標検出部５２に出力すれば、ＸＹ座標検出部５２は、検出領域１０Ｒにおける対象物体ＯｂのＸ座標を得ることができる。また、同様な原理を利用すれば、ＸＹ座標検出部５２は、検出領域１０Ｒにおける対象物体ＯｂのＹ座標を得ることができる。
【００５１】
また、本形態では、位置検出用信号抽出回路１９０において、フィルター１９２は、光検出器３０と抵抗３０ｒとの接続点Ｐ１から出力された検出信号Ｖｃから、環境光に起因する直流成分を除去して位置検出信号Ｖｄを抽出する。このため、光検出器３０と抵抗３０ｒとの接続点Ｐ１から出力された検出信号Ｖｃに環境光の赤外成分に起因する信号成分が含まれている場合でも、かかる環境光の影響をキャンセルすることができる。
【００５２】
（ＸＹ座標検出動作）
図１、図３および図６を参照して、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の位置を検出する動作を具体的に説明する。図６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１００でのＸＹ座標を検出する動作を示す説明図である。
【００５３】
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、以下に説明する第１期間および第２期間によってＸ座標を検出し、第３期間および第４期間によってＹ座標を検出する。
【００５４】
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Ｘ座標を検出するには、まず、第１期間において、第２発光素子１２Ｂおよび第３発光素子１２Ｃを消灯させる一方、第１発光素子１２Ａを点灯させて、図３（ａ）に示す第１強度分布Ｌ２ａ１を形成する。次に、第２期間においては、第１発光素子１２Ａおよび第３発光素子１２Ｃを消灯させる一方、第２発光素子１２Ｂを点灯させて、図３（ｂ）に示す第２強度分布Ｌ２ｂ１を形成する。その結果、第１期間における光検出器３０での検出値と、第２期間における光検出器３０での検出値とが等しければ、図３に示す第１強度分布Ｌ２ａ１の最大強度部分Ｌ２ａ０から対象物体Ｏｂまでの距離と、第２強度分布Ｌ２ｂ１の最大強度部分Ｌ２ｂ０から対象物体Ｏｂまでの距離とが等しいことが分る。
【００５５】
これに対して、第１期間における光検出器３０での検出値と、第２期間における光検出器３０での検出値とが相違している場合、これらの検出値が等しくなるように、第１発光素子１２Ａおよび第２発光素子１２Ｂに対する制御量（駆動電流）を調整して、再度、第１期間において第１強度分布Ｌ２ａ１を形成し、第２期間において第２強度分布Ｌ２ｂ１を形成する。その結果、第１期間における光検出器３０での検出値と、第２期間における光検出器３０での検出値とが等しくなれば、第１期間での第１発光素子１２Ａに対する制御量の調整量と、第２期間での第２発光素子１２Ｂに対する制御量の調整量との比を求める。あるいは、第１期間における光検出器３０での検出値と、第２期間における光検出器３０での検出値とが等しくなったときの第１期間での第１発光素子１２Ａに対する制御量と、第２期間での第２発光素子１２Ｂに対する制御量との比を求める。これらの比は、図３に示す第１強度分布Ｌ２ａ１の最大強度部分Ｌ２ａ０から対象物体Ｏｂまでの距離と、第２強度分布Ｌ２ｂ１の最大強度部分Ｌ２ｂ０から対象物体Ｏｂまでの距離との比に対応するので、対象物体Ｏｂは、図６（ａ）に示す線Ｘａｂ上にあることが分る。
【００５６】
次に、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、第３期間において、第１発光素子１２Ａおよび第３発光素子１２Ｃを消灯させる一方、第２発光素子１２Ｂを点灯させて、図３（ｂ）に示す第２強度分布Ｌ２ｂ１を形成する。次に、第４期間においては、第１発光素子１２Ａおよび第２発光素子１２Ｂを消灯させる一方、第３発光素子１２Ｃを点灯させて、図３（ｃ）に示す第３強度分布Ｌ２ｃ１を形成する。その結果、第３期間における光検出器３０での検出値と、第４期間における光検出器３０での検出値とが等しければ、図３に示す第２強度分布Ｌ２ｂ１の最大強度部分Ｌ２ｂ０から対象物体Ｏｂまでの距離と、第３強度分布Ｌ２ｃ１の最大強度部分Ｌ２ｃ０から対象物体Ｏｂまでの距離とが等しいことが分る。
【００５７】
これに対して、第３期間における光検出器３０での検出値と、第４期間における光検出器３０での検出値とが相違している場合、これらの検出値が等しくなるように、第２発光素子１２Ｂおよび第３発光素子１２Ｃに対する制御量（駆動電流）を調整して、再度、第３期間において第２強度分布Ｌ２ｂ１を形成し、第４期間において第３強度分布Ｌ２ｃ１を形成する。その結果、第３期間における光検出器３０での検出値と、第４期間における光検出器３０での検出値とが等しくなれば、第３期間での第２発光素子１２Ｂに対する制御量の調整量と、第４期間での第３発光素子１２Ｃに対する制御量の調整量との比を求める。また、第３期間における光検出器３０での検出値と、第４期間における光検出器３０での検出値とが等しくなったときの第３期間での第２発光素子１２Ｂに対する制御量と、第４期間での第３発光素子１２Ｃに対する制御量との比を求める。これらの比は、図３に示す第１強度分布Ｌ２ａ１の最大強度部分Ｌ２ａ０から対象物体Ｏｂまでの距離と、第２強度分布Ｌ２ｂ１の最大強度部分Ｌ２ｂ０から対象物体Ｏｂまでの距離との比に対応するので、対象物体Ｏｂは、図６（ｂ）に示す線Ｙｂｃ上にあることが分る。
【００５８】
このようにして線Ｘａｂ、Ｙａｂを求めた後、図６（ｃ）に示すように、線Ｘａｂ、Ｙａｂの交点の座標を求めれば、対象物体ＯｂのＸＹ座標を求めることができる。
【００５９】
なお、本形態では、第１強度分布Ｌ２ａ１の最大強度部分Ｌ２ａ０、第２強度分布Ｌ２ｂ１の最大強度部分Ｌ２ｂ０、および第３強度分布Ｌ２ｃ１の最大強度部分Ｌ２ｃ０が検出領域１０Ｒの角部分１０Ｒａ、１０Ｒｂ、１０Ｒｃにあったが、最大強度部分Ｌ２ａ０、Ｌ２ｂ０、Ｌ２ｃ０が上記以外の位置にあっても、上記の方法により対象物体ＯｂのＸＹ座標を求めることができる。すなわち、本形態では、最大強度部分Ｌ２ａ０、Ｌ２ｂ０、Ｌ２ｃ０が仮想の直角三角形の角に相当する位置にあったが、直角三角形以外の三角形の角に相当する位置に最大強度部分Ｌ２ａ０、Ｌ２ｂ０、Ｌ２ｃ０があってもよい。いずれの場合も、最大強度部分Ｌ２ａ０、Ｌ２ｂ０、Ｌ２ｃ０は、同一直線上になければよい。また、本形態では、最大強度部分Ｌ２ａ０、Ｌ２ｂ０がＸ軸上に並び、最大強度部分Ｌ２ｂ０、Ｌ２ｃ０がＹ軸上に並んでいたが、かかるレイアウトに限らず、最大強度部分Ｌ２ａ０、Ｌ２ｂ０、Ｌ２ｃ０は、同一直線上になければよい。
【００６０】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の光学式検出装置１０では、発光素子１２から検出領域１０Ｒに位置検出光Ｌ２（第１位置検出光Ｌ２ａ、第２位置検出光Ｌ２ｂおよび第３位置検出光Ｌ２ｃ）を出射して検出領域１０Ｒに位置検出光Ｌ２の強度分布を形成し、検出領域１０Ｒで対象物体Ｏｂにより反射した位置検出光Ｌ３を光検出器３０によって検出する。従って、検出領域１０Ｒの周りに光源や光検出器を多数配置しなくても、対象物体Ｏｂの位置を光学的に検出することができる。
【００６１】
ここで、検出領域１０Ｒには、位置検出光Ｌ２ａとして、位置検出光Ｌ２として、第１強度分布Ｌ２ａ１をもつ第１位置検出光Ｌ２ａと、第１強度分布Ｌ２ａ１の最大強度部分Ｌ２ａ０からずれた位置に最大強度部分Ｌ２ｂ０を有する第２強度分布Ｌ２ｂ１をもつ第２位置検出光Ｌ２ｂと、２つの最大強度部分Ｌ２ａ０、Ｌ２ｂ０を結ぶ仮想の直線上からずれた位置に最大強度部分Ｌ２ｃ０を有する第３強度分布Ｌ２ｃ１をもつ第３位置検出光Ｌ２ｃとが出射される。このため、第１位置検出光Ｌ２ａ、第２位置検出光Ｌ２ｂ、および第３位置検出光Ｌ２ｃのうちの２つ位置検出光と、他の組み合わせの２つ位置検出光とを用いれば、位置検出部５０は、光検出器３０の受光結果に基づいて対象物体ＯｂのＸＹ座標を検出することができる。すなわち、対象物体Ｏｂで反射した第１位置検出光Ｌ２ａの光検出器３０での受光強度と、対象物体Ｏｂで反射した第２位置検出光Ｌ２ｂの光検出器３０での受光強度とを比較し、対象物体Ｏｂで反射した第２位置検出光Ｌ２ｂの光検出器３０での受光強度と、対象物体Ｏｂで反射した第３位置検出光Ｌ２ｃの光検出器３０での受光強度とを比較すれば、比較的簡素な構成で、対象物体Ｏｂの２次元座標を光学的に検出することができる。また、位置検出光Ｌ２は、赤外光からなるため、位置検出光Ｌ２が画像の表示を妨げないという利点がある。
【００６２】
また、第１強度分布Ｌ２ａ１、第２強度分布Ｌ２ｂ１および第３強度分布Ｌ２ｃ１では、最大強度部分Ｌ２ａ０、Ｌ２ｂ０、Ｌ２ｃ０から離間するに伴って強度が単調減少している。特に本形態では、第１強度分布Ｌ２ａ１、第２強度分布Ｌ２ｂ１および第３強度分布Ｌ２ｃ１では、最大強度部分Ｌ２ａ０、Ｌ２ｂ０、Ｌ２ｃ０から離間するに伴って強度が直線的あるいは略直線的に減少している。このため、対象物体Ｏｂの位置と光検出器３０での受光強度とは比較的単純な関係となるので、比較的簡素な処理で対象物体Ｏｂの位置を精度よく検出することができる。
【００６３】
また、位置検出用光源部１１は、第１位置検出光Ｌ２ａ、第２位置検出光Ｌ２ｂ、および第３位置検出光Ｌ２ｃを異なるタイミングで出射する。このため、第１位置検出光Ｌ２ａ、第２位置検出光Ｌ２ｂ、および第３位置検出光Ｌ２ｃの波長が同一でも１つの光検出器３０で第１位置検出光Ｌ２ａ、第２位置検出光Ｌ２ｂ、および第３位置検出光Ｌ２ｃ検出することができるので、構成の簡素化を図ることができる。
【００６４】
さらに、第１発光素子１２Ａ、第２発光素子１２Ｂ、および第３発光素子１２Ｃは、発光ダイオードであり、発散光からなる赤外光を出射する。このため、光軸に相当する位置が強度分布の最大強度部分となり、かかる最大強度部分から離間するに伴って強度が単調減少する強度分布を容易に形成することができる。
【００６５】
［実施の形態２］
図７は、本発明の実施の形態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、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それらの説明を省略する。
【００６６】
実施の形態１では、発光素子１２をスクリーン部材２９０のスクリーン面２９０ａ側において検出領域１０Ｒの側方に配置したが、本形態では、図７に示すように、発光素子１２（第１発光素子１２Ａ、第２発光素子１２Ｂ、および第３発光素子１２Ｃ）をスクリーン部材２９０のスクリーン面２９０ａ側とは反対側の裏面側２９０ｂに配置してある。すなわち、発光素子１２（第１発光素子１２Ａ、第２発光素子１２Ｂ、および第３発光素子１２Ｃ）は、検出領域１０Ｒに対して入力操作側とは反対側に配置されている。
【００６７】
ここで、発光素子１２は、スクリーン部材２９０を介して検出領域１０Ｒに光軸を向けており、検出領域１０Ｒに向けて赤外光からなる位置検出光Ｌ２を出射する。すなわち、スクリーン部材２９０は、スクリーン面２９０ａ側に白色のスクリーンを備えており、かかるスクリーンは、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２９０では、スクリーンに表示される画像の品位を高めることを目的に、スクリーンの裏面側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、微細な穴からなる透光部を複数形成しておけば、スクリーン部材２９０は、赤外光からなる位置検出光Ｌ２に対する透光性を備えることになる。
【００６８】
本形態でも、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２９０のスクリーン面２９０ａの側において、検出領域１０Ｒの外側でスクリーン面２９０ａに沿う方向に受光部３１を向けている。
【００６９】
このように構成した光学式位置検出装置１０において、第１発光素子１２Ａ、第２発光素子１２Ｂ、および第３発光素子１２Ｃは、検出領域１０Ｒの角部分１０Ｒａ、１０Ｒｂ、１０Ｒｃに対峙する位置で角部分１０Ｒａ、１０Ｒｂ、１０Ｒｃに光軸を向けている。また、第１発光素子１２Ａから出射される第１位置検出光Ｌ２ａ、第２発光素子１２Ｂから出射される第２位置検出光Ｌ２ｂ、および第３発光素子１２Ｃから出射される第３位置検出光Ｌ２ｃはいずれも発散光であり、かかる発散光では、光軸Ｌ１２ａ、Ｌ１２ｂ、Ｌ１２ｃ付近で最も強度が大で、光軸Ｌ１２ａ、Ｌ１２ｂ、Ｌ１２ｃから離間するほど、強度が連続的に低下していく。
【００７０】
従って、本形態でも、実施の形態１と同様、第１発光素子１２Ａから出射された第１位置検出光Ｌ２ａは、図３（ａ）に示す第１強度分布Ｌ２ａ１を検出領域１０Ｒに形成する。かかる第１強度分布Ｌ２ａ１においては、角部分１０Ｒａで第１強度分布Ｌ２ａ１の最大強度部分Ｌ２ａ０となり、最大強度部分Ｌ２ａ０から離間するに従って強度が単調減少している。本形態の第１強度分布Ｌ２ａ１においては、最大強度部分Ｌ２ａ０から離間するに従って強度が直線的あるいは略直線的に減少している。また、第２発光素子１２Ｂから出射された第２位置検出光Ｌ２ｂは、図３（ｂ）に示す第２強度分布Ｌ２ｂ１を検出領域１０Ｒに形成する。かかる第２強度分布Ｌ２ｂ１においては、角部分１０Ｒｂで第２強度分布Ｌ２ｂ１の最大強度部分Ｌ２ｂ０となり、最大強度部分Ｌ２ｂ０から離間するに従って強度が単調減少している。本形態の第２強度分布Ｌ２ｂ１においては、最大強度部分Ｌ２ｂ０から離間するに従って強度が直線的あるいは略直線的に減少している。また、第３発光素子１２Ｃから出射された第３位置検出光Ｌ２ｃは、図３（ｃ）に示す第３強度分布Ｌ２ｃ１を検出領域１０Ｒに形成する。かかる第３強度分布Ｌ２ｃ１においては、角部分１０Ｒｃで第３強度分布Ｌ２ｃ１の最大強度部分Ｌ２ｃ０となり、最大強度部分Ｌ２ｃ０から離間するに従って強度が単調減少している。本形態の第３強度分布Ｌ２ｃ１においては、最大強度部分Ｌ２ｃ０から離間するに従って強度が直線的あるいは略直線的に減少している。
【００７１】
ここで、第１強度分布Ｌ２ａ１の最大強度部分Ｌ２ａ０と、第２強度分布Ｌ２ｂ１の最大強度部分Ｌ２ｂ０とはＸ軸方向でずれている。また、第３強度分布Ｌ２ｃ１の最大強度部分Ｌ２ｃ０は、第２強度分布Ｌ２ｂ１の最大強度部分Ｌ２ｂ０と第１強度分布Ｌ２ａ１の最大強度部分Ｌ２ａ０とを結ぶ仮想の直線とは重ならない位置にある。すなわち、第１強度分布Ｌ２ａ１の最大強度部分Ｌ２ａ０、第２強度分布Ｌ２ｂ１の最大強度部分Ｌ２ｂ０、および第３強度分布Ｌ２ｃ１の最大強度部分Ｌ２ｃ０は、仮想の三角形の角部分に位置する。このため、第１強度分布Ｌ２ａ１、第２強度分布Ｌ２ｂ１、および第３強度分布Ｌ２ｃ１は、互いに異なる方向の強度勾配を有している。それ故、実施の形態１と同様、本形態の光学式位置検出装置１０でも、図４および図６を参照して説明した方法により、対象物体ＯｂのＸＹ座標を検出することができる。
【００７２】
［実施の形態３］
図８は、本発明の実施の形態３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の構成を模式的に示す説明図であり、図８（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。図９は、本発明の実施の形態３に係る光学式位置検出装置１０の説明図であり、図９（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など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。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それらの説明を省略する。また、図９では、Ｚ軸方向を上下方向として表してある。
【００７３】
上記実施の形態１、２では、発光素子１２は、検出領域１０Ｒに光軸を向けていたが、本形態では、図９および図１０を参照して説明するように、ポリカーボネートやアクリル樹脂などの透明な樹脂板などからなる導光板１３が用いられており、発光素子１２は、検出領域１０Ｒに光軸を向けている。このため、発光素子１２から出射された位置検出光Ｌ２は、導光板１３を介して検出領域１０Ｒに出射されることになる。
【００７４】
より詳細には、図８および図９に示すように、本形態の光学式位置検出装置１０は、スクリーン部材２９０の裏面側２９０ｂに、略長方形の平面形状を有する導光板１３を備えている。すなわち、導光板１３は、検出領域１０Ｒに対して入力操作側とは反対側に配置されている。Ｚ軸方向からみたときに、導光板１３は、スクリーン部材２９０の前方に設定された検出領域１０Ｒと略相似形を有しており、導光板１３の角部分１３ａ〜１３ｄは、検出領域１０Ｒの角部分１０Ｒａ〜１０Ｒｄと略同一方向に位置している。
【００７５】
ここで、導光板１３において、検出領域１０Ｒに向いている面が光出射面１３ｓであり、角部分１０Ｒａ〜１０Ｒｄが発光素子１２から出射された位置検出光Ｌ２の光入射部として用いられている。より具体的には、発光素子１２（第１発光素子１２Ａ、第２発光素子１２Ｂ、および第３発光素子１２Ｃ）は、導光板１３の角部分１３ａ、１３ｂ、１３ｃに対峙する位置で角部分１３ａ、１３ｂ、１３ｃに光軸を向けている。従って、発光素子１２は、検出領域１０Ｒに対して入力操作側とは反対側に配置されている。なお、導光板１３の背面１３ｔあるいは光出射面１３ｓ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、角部分１３ａ、１３ｂ、１３ｃ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。
【００７６】
本形態でも、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２９０のスクリーン面２９０ａの側において、検出領域１０Ｒの外側でスクリーン面２９０ａに沿う方向に受光部３１を向けている。
【００７７】
このように構成した光学式位置検出装置１０では、発光素子１２から出射された位置検出光Ｌ２は、導光板１３の角部分１３ａ〜１３ｄから入射した後、導光板１３内部を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の光出射面１３ｓから検出領域１０Ｒに出射された位置検出光Ｌ２が対象物体Ｏｂで反射すると、対象物体Ｏｂで反射した位置検出光Ｌ３は、光検出器３０で検出される。
【００７８】
ここで、発光素子１２から出射された位置検出光Ｌ２は、導光板１３の角部分１３ａ〜１３ｄから入射した後、導光板１３内部を伝播しながら光出射面１３ｓから出射される。例えば、第１発光素子１２Ａから出射された第１位置検出光Ｌ２ａは、導光板１３の内部で伝播しながら、光出射面１３ｓから出射される。その際、導光板１３から検出領域１０Ｒに出射される第１位置検出光Ｌ２ａの光量は、図９（ｃ）に示すように、第１発光素子１２Ａからの距離に伴って直線的に減衰する。第２発光素子１２Ｂから出射された第２位置検出光Ｌ２ｂ、および第３発光素子１２Ｃから出射された第３位置検出光Ｌ２ｃも同様に減衰しながら光出射面１３ｓから出射される。また、第１発光素子１２Ａは導光板１３の角部分１３ａに配置され、第２発光素子１２Ｂは導光板１３の角部分１３ｂに配置され、第３発光素子１２Ｃは導光板１３の角部分１３ｃに配置されている。
【００７９】
従って、本形態でも、実施の形態１と同様、第１発光素子１２Ａから出射された第１位置検出光Ｌ２ａは、図３（ａ）に示す第１強度分布Ｌ２ａ１を検出領域１０Ｒに形成する。かかる第１強度分布Ｌ２ａ１においては、検出領域１０Ｒの角部分１０Ｒａで第１強度部分Ｌ２ａ１の最大強度部分Ｌ２ａ０となり、最大強度部分Ｌ２ａ０から離間するに従って強度が単調減少している。本形態の第１強度分布Ｌ２ａ１においては、最大強度部分Ｌ２ａ０から離間するに従って強度が直線的あるいは略直線的に減少している。また、第２発光素子１２Ｂから出射された第２位置検出光Ｌ２ｂは、図３（ｂ）に示す第２強度分布Ｌ２ｂ１を検出領域１０Ｒに形成する。かかる第２強度分布Ｌ２ｂ１においては、検出領域１０Ｒの角部分１０Ｒｂで第２強度分布Ｌ２ｂ１の最大強度部分Ｌ２ｂ０となり、最大強度部分Ｌ２ｂ０から離間するに従って強度が単調減少している。本形態の第２強度分布Ｌ２ｂ１においては、最大強度部分Ｌ２ｂ０から離間するに従って強度が直線的あるいは略直線的に減少している。また、第３発光素子１２Ｃから出射された第３位置検出光Ｌ２ｃは、図３（ｃ）に示す第３強度分布Ｌ２ｃ１を検出領域１０Ｒに形成する。かかる第３強度分布Ｌ２ｃ１においては、検出領域１０Ｒの角部分１０Ｒｃで第３強度分布Ｌ２ｃ１の最大強度部分Ｌ２ｃ０となり、最大強度部分Ｌ２ｃ０から離間するに従って強度が単調減少している。本形態の第３強度分布Ｌ２ｃ１においては、最大強度部分Ｌ２ｃ０から離間するに従って強度が直線的あるいは略直線的に減少している。
【００８０】
ここで、第１強度分布Ｌ２ａ１の最大強度部分Ｌ２ａ０と、第２強度分布Ｌ２ｂ１の最大強度部分Ｌ２ｂ０とはＸ軸方向でずれている。また、第３強度分布Ｌ２ｃ１の最大強度部分Ｌ２ｃ０は、第２強度分布Ｌ２ｂ１の最大強度部分Ｌ２ｂ０と第１強度分布Ｌ２ａ１の最大強度部分Ｌ２ａ０とを結ぶ仮想の直線とは重ならない位置にある。すなわち、第１強度分布Ｌ２ａ１の最大強度部分Ｌ２ａ０、第２強度分布Ｌ２ｂ１の最大強度部分Ｌ２ｂ０、および第３強度分布Ｌ２ｃ１の最大強度部分Ｌ２ｃ０は、仮想の三角形の角部分に位置する。このため、第１強度分布Ｌ２ａ１、第２強度分布Ｌ２ｂ１、および第３強度分布Ｌ２ｃ１は、互いに異なる方向の強度勾配を有している。それ故、実施の形態１と同様、本形態の光学式位置検出装置１０でも、図４および図６を参照して説明した方法により、対象物体ＯｂのＸＹ座標を検出することができる。
【００８１】
［実施の形態４］
図１０は、本発明の実施の形態４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の構成を模式的に示す説明図であり、図１０（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、および第４位置検出光の強度分布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それらの説明を省略する。
【００８２】
上記実施の形態１〜３では、位置検出光Ｌ２として、第１位置検出光Ｌ２ａ、第２位置検出光Ｌ２ｂ、および第３位置検出光Ｌ２ｃを出射したが、本形態では、図１０（ａ）に示すように、位置検出用光源部１１は、赤外光からなる第４位置検出光Ｌ２ｄを出射する第４発光素子１２Ｄを備えており、かかる第４発光素子１２Ｄは、光軸を検出領域１０Ｒの角部分１０Ｒｄに向けている。このため、位置検出用光源部１１から出射された位置検出光Ｌ２ｄは、図１０（ｂ）に示すように、検出領域１０Ｒの角部分１０Ｒｄを最大強度部分Ｌ２ｄ０とする第４強度分布Ｌ２ｄ１を形成する。本形態でも、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２９０のスクリーン面２９０ａの側において、検出領域１０Ｒの外側でスクリーン面２９０ａに沿う方向に受光部３１を向けている。
【００８３】
このような構成の光学式位置検出装置１０では、第１発光素子１２Ａ、第２発光素子１２Ｂ、および第３発光素子１２Ｃを全て点灯させるとともに、第４発光素子１２Ｄも点灯させる。その結果、図４に示す第１強度分布Ｌ２ａ１、第２強度分布Ｌ２ｂ１および第３強度分布Ｌ２ｃ１と、第４強度分布Ｌ２ｄ１とが合成され、Ｚ軸方向で強度が変化する位置検出光が出射されることになる。従って、対象物体Ｏｂで反射した位置検出光を光検出器３０で受光すれば、位置検出部５０は、光検出器３０の検出結果に基づいてＺ座標を検出することができる。それ故、比較的簡素な構成で、対象物体ＯｂのＸＹＺ座標を光学的に検出することができる。
【００８４】
かかるＺ座標の検出は、検出領域１０ＲにおいてＺ軸方向の所定範囲を検出有効領域として設定するのに利用することができる。例えば、スクリーン部材２９０の表面から５ｃｍ以内の範囲を検出有効領域と設定すれば、スクリーン部材２９０の表面から５ｃｍを超える位置で対象物体Ｏｂを検出した場合には、その検出結果を無効とすることができる。このため、スクリーン部材２９０の表面から５ｃｍ以内の範囲に対象物体Ｏｂを検出した場合のみ、対象物体ＯｂのＸＹ座標を入力とみなすなどの処理を行なうことができる。
【００８５】
［実施の形態５］
図１１は、本発明の実施の形態５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の構成を模式的に示す説明図であり、図１１（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、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それらの説明を省略する。
【００８６】
上記実施の形態１では、発光素子１２および光検出器３０がスクリーン部材２９０の近傍に設けられていたが、本形態では、図１１に示すように、光検出器３０は、スクリーン面２９０ａの面外方向からスクリーン面２９０ａ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。
【００８７】
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２９０ａ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。
【００８８】
［その他の実施の形態］
上記実施の形態では、第１位置検出光Ｌ２ａ、第２位置検出光Ｌ２ｂ、第３位置検出光Ｌ２ｃを異なるタイミングで出射されていたが、第１位置検出光Ｌ２ａ、第２位置検出光Ｌ２ｂ、第３位置検出光Ｌ２ｃの一部あるいは全体を、互いに異なる波長の赤外光（位置検出光）とし、異なる波長の赤外光を同時に出射するように構成してもよい。かかる構成を実現する場合には、受光の波長域が異なる複数の光検出器を用いればよく、かかる光検出器によって、異なる波長の赤外光が同時に出射されても各々を受光することができる。
【００８９】
［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１２〜図１５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１６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３を適用した例であるが、実施の形態１、２、４を適用してもよい。
【００９０】
（位置検出機能付き表示装置１００の変形例１）
図１２および図１３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。
【００９１】
図１２および図１３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と直視型表示装置２０８（画像生成装置）とを備えており、光学式位置検出装置１０は、位置検出光Ｌ２を放出する発光素子１２と、導光板１３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２０９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。
【００９２】
（位置検出機能付き表示装置１００の変形例２）
図１４および図１５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１４および図１５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。
【００９３】
図１４および図１５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と液晶装置２０９（直視型の画像生成装置）とを備えており、光学式位置検出装置１０は、位置検出光Ｌ２を放出する発光素子１２と、導光板１３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、液晶パネル２０９ａと透光性のカバー部材２０９ｂ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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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Ｌ２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。
【００９８】
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２１４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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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２１４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。
【０１０２】
（電子機器への搭載例）
図１６を参照しながら、図１２〜図１５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１６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１６（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１６（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１６（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。
【０１０３】
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１６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】
【０１０４】
１０Ｒ・・検出領域、１２・・発光素子、１２Ａ・・第１発光素子（第１光源）、１２Ｂ・・第２発光素子（第２光源）、１２Ｃ・・第３発光素子（第３光源）、３０・・光検出器、５０・・位置検出部、１００・・位置検出機能付き表示装置、２００・・画像投射装置、Ｏｂ・・対象物体
【図１】
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【図２】
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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３】
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【図１０】
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