(57)【要約】【課題】検出領域に複数の対象物体が存在する場合でも、対象物体の位置を精度よく検出することのでき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および位置検出機能付き表示装置１００では、検出領域１０Ｒに、位置検出用光源１２から出射された位置検出光の強度分布を形成し、対象物体で反射した位置検出光を複数の光検出器３０で受光し、対象物体Ｏｂの位置を検出する。複数の光検出器３０は、検出領域１０Ｒ内の互いに異なる領域に入射角度範囲を向けている。【選択図】図１
2011090605.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、
前記検出領域に位置検出光を出射して当該検出領域に前記位置検出光の強度分布を形成する位置検出用光源装置と、
前記検出領域内の互いに重ならない領域に入射角度範囲を向ける複数の光検出器と、
前記対象物体で反射した前記位置検出光を前記光検出器が検出した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、
を有していることを特徴とする光学式位置検出装置。
【請求項２】
前記位置検出部は、前記複数の光検出器が検出した結果毎に前記対象物体の位置を検出す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】
前記複数の光検出器において、隣り合う前記入射角度範囲の端部同士が近接あるいは接し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】
前記光検出器には、前記入射角度範囲を規定する入射角度範囲制限部が設けられ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】
前記複数の光検出器は、前記検出領域に隣接する特定箇所に配置されてい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】
前記複数の光検出器は、前記検出領域に隣接する複数個所に配置されていることを特徴とする請求求項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７】
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、前記強度分布として、第１方向で前記位置検出光の強度が変化する第１座標検出用強度分布と、前記第１方向に交差する第２方向で前記位置検出光の強度が変化する第２座標検出用強度分布を形成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】
前記位置検出用光源部は、前記強度分布として、前記第１方向および前記第２方向の双方に交差する方向で前記位置検出光の強度が変化する第３座標検出用強度分布を形成することを特徴とする請求項８記載の光学式位置検出装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９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光学式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に記載の光学式位置検出装置は光学式であり、液晶パネルなどの直視型表示パネルに対して入力操作側に透光板を設け、透光板に対して入力操作側とは反対側に光源および受光素子などを配置する。そして、光源から出射された位置検出光を透光板を介して入力操作側に出射し、対象物体で反射した位置検出光を受光素子で受光する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＵＳＰａｔｅｎｔ  Ｎｏ．６９２７３８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここに、本願発明者は、特許文献１に記載の技術を応用して、例えば、図１６に模式的に示すような光学式位置検出装置を提案するものである。かかる構成の光学式位置検出装置では、位置検出用光源１２（位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄ）によって、検出領域１０Ｒの面内方向に位置検出光の強度分布を形成し、検出領域１０Ｒにおいて対象物体Ｏｂにより反射した位置検出光を光検出器３０で検出する。ここで、位置検出用光源１２Ａから位置検出光Ｌ２ａを出射したときと、位置検出用光源１２Ｂから位置検出光Ｌ２ｂを出射したときでは、導光板１３から検出領域１０Ｒに出射された位置検出光の光強度分布が相違する。従って、位置検出光Ｌ２ａを出射したときと、位置検出光Ｌ２ｂを出射したときの光検出器３０での受光結果を比較すれば、矢印Ａで示す方向の対象物体Ｏｂの位置を検出することができる。また、位置検出用光源１２Ｃから位置検出光Ｌ２ｃを出射したときと、位置検出用光源１２Ｄから位置検出光Ｌ２ｄを出射したときの光検出器３０での受光結果を比較すれば、矢印Ｂで示す方向の対象物体Ｏｂの位置を検出することができる。
【０００６】
しかしながら、図１６に示す構成の光学式位置検出装置では、光検出器３０で検出した１つの物理量（受光強度）で対象物体Ｏｂの位置を検出するため、対象物体Ｏｂが検出領域１０Ｒに複数存在して光検出器３０での受光量が大になったとき、対象物体Ｏｂの実際の位置よりも、位置検出用光源１２に近い位置と誤検出してしまうという問題点がある。なお、図１６に示す構成は、本発明の参考例であり、従来技術ではない。
【０００７】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、検出領域に複数の対象物体が存在する場合でも、対象物体の位置を精度よく検出することのでき光学式位置検出装置、およびかかる光学式位置検出装置を備えた位置検出機能付き表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明では、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、前記検出領域に位置検出光を出射して当該検出領域に前記位置検出光の強度分布を形成する位置検出用光源装置と、前記検出領域内の互いに重ならない領域に入射角度範囲を向ける複数の光検出器と、前記対象物体で反射した前記位置検出光を前記光検出器が検出した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、を有していることを特徴とする。
【０００９】
本発明では、位置検出用光源装置から検出領域に位置検出光を出射し、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。ここで、位置検出用光源部から出射された位置検出光は、検出領域に強度分布を形成するため、検出領域内における位置と位置検出光の強度との関係を予め把握しておけば、位置検出部は、光検出器の受光結果に基づいて対象物体の位置を検出することができる。また、検出領域内の互いに重ならない領域に入射角度範囲を向ける複数の光検出器が用いられているため、検出領域の全体にわたって対象物体の位置を検出することができる。さらに、複数の光検出器において、入射角度範囲同士が重なっていないため、対象物体の位置を精度よく検出することができる。すなわち、複数の光検出器において、隣り合う入射角度範囲同士が重なっていると、入射角度範囲が重なる領域に対象物体が位置する場合には、１つの対象物体にかかわらず、複数の光検出器で、対象物体で反射した光を検出してしまうという事態が発生するが、本発明によれば、かかる事態を回避することができる。また、入射角度範囲が重なる領域に対象物体が存在する場合、対象物体が単数か複数を判別できなくなるという事態が発生するが、本発明によれば、かかる事態を回避することができる。
【００１０】
本発明において、前記位置検出部は、前記複数の光検出器が検出した結果毎に前記対象物体の位置を検出することが好ましい。このように構成すると、複雑な処理を行なわなくても、検出領域内の複数の対象物体の各々の位置を検出することができる。
【００１１】
本発明では、前記複数の光検出器において、隣り合う前記入射角度範囲の端部同士が近接あるいは接していることが好ましい。このように構成すると、対象物体の存在を見落とすという事態を回避することができる。
【００１２】
本発明において、前記光検出器には、前記入射角度範囲を規定する入射角度範囲制限部が設けられていることが好ましい。このように構成すると、光検出器の入射角度範囲を任意に調整することができる。
【００１３】
本発明において、前記複数の光検出器は、前記検出領域に隣接する特定箇所で互いに隣り合うように配置されていることが好ましい。かかる構成によれば、検出領域の周りの狭いスペース内に複数の光検出器を配置することができる。
【００１４】
本発明において、前記複数の光検出器は、前記検出領域に隣接する複数個所に配置されている構成を採用してもよい。このように構成すると、検出領域に複数の対象物体が存在する場合には、複数の対象物体毎の位置を検出することができる。
【００１５】
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ることを回避することができるという利点がある。
【００１６】
本発明において、前記位置検出用光源装置は、前記強度分布として、第１方向で前記位置検出光の強度が変化する第１座標検出用強度分布と、前記第１方向に交差する第２方向で前記位置検出光の強度が変化する第２座標検出用強度分布と、を形成することが好ましい。このように構成すると、対象物体の二次元座標を検出することができる。
【００１７】
本発明において、前記位置検出用光源部は、前記強度分布として、前記第１方向および前記第２方向の双方に交差する方向で前記位置検出光の強度が変化する第３座標検出用強度分布を形成することが好ましい。このように構成すると、対象物体の三次元座標を検出することができる。
【００１８】
本発明を適用した光学式位置検出装置は、例えば、位置検出機能付き表示装置に用いられる。この場合、位置検出機能付き表示装置は、前記検出領域に対して重なる領域に画像を形成する画像生成装置を有することになる。本発明に係る位置検出機能付き表示装置は、投射型表示装置などの各種表示装置の他、携帯電話、カーナビゲーション、パーソナルコンピューター、券売機、銀行の端末などの電子機器に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【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に係る光学式位置検出装置の基本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の詳細な構成を示す説明図である。
【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光検出器で用いたフォトダイオードの感度指向性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で用いた入射角度範囲制限部材の説明図である。
【図６】本発明を適用した光学式位置検出装置で用いた座標検出方法の基本的な原理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の構成を示す説明図である。
【図８】本発明の実施の形態３に係る光学式位置検出装置の構成を示す説明図である。
【図９】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１０】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１１】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位置検出機能付き表示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】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】
【００２０】
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軸方向を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。
【００２１】
［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］
（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。
【００２２】
図１（ａ）、（ｂ）に示す位置検出機能付き表示装置１００は、光学式位置検出装置１０と画像生成装置２００とを備えており、光学式位置検出装置１０は、画像生成装置２００によって表示された画像に基づいて指などの対象物体Ｏｂを検出領域１０Ｒに接近させた際、対象物体Ｏｂの平面的な位置（Ｘ座標位置およびＹ座標位置）を検出する。
【００２３】
詳しくは後述するように、光学式位置検出装置１０は、赤外光からなる位置検出光Ｌ２を放出する複数の位置検出用光源１２（位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄ）を備えた位置検出用光源装置１１と、検出領域１０Ｒに受光部３０ａを向けた光検出器３０とを有している。本形態において、位置検出用光源装置１１は、ＸＹ平面に平行に配置された導光板１３も備えている。光検出器３０は、フォトダイオードやフォトトランジスターなどの受光素子からなる。
【００２４】
本形態において、画像生成装置２００は投射型であり、導光板１３の前面側（入力操作側）に重ねて配置されたスクリーン部材２９０と、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２９０ｓの側に表示光を拡大投射する画像投射装置２５０とを有しており、画像生成装置２００は、スクリーン部材２９０の所定領域を画像表示領域２０Ｒとする。本形態において、画像表示領域２０Ｒは、Ｚ軸方向からみたときに検出領域１０Ｒと略重なる領域である。
【００２５】
スクリーン部材２９０に対して画像投射装置２５０が位置する側には、光学式位置検出装置１０の検出領域１０Ｒが設定されており、スクリーン部材２９０の裏面側２９０ｔに導光板１３および位置検出用光源１２が配置されている。また、光検出器３０は、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３０ａを向けている。
【００２６】
本形態において、スクリーン部材２９０としては、以下に説明する各種のものを用いることができるが、いずれの場合も、赤外光を通過可能な材質からなる。まず、スクリーン部材２９０としては、表面に白い塗料が塗ってある布地や、エンボス加工された白いビニール素材からなるホワイトスクリーンを用いることができる。また、スクリーン部材２９０としては、光の反射率を高めるために高銀色としたシルバースクリーンを用いることができる。さらに、スクリーン部材２９０としては、布地表面に樹脂加工を行なって光の反射率を高めたパールスクリーンや、表面に細かいガラス粉末が塗布して光の反射率を高めたピーススクリーンを用いることもできる。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。なお、図１（ａ）、（ｂ）には、スクリーン部材２９０の正面に画像投射装置２５０が配置された例を示してあるが、画像投射装置２５０については、図１（ｂ）に一点鎖線で示すように、斜め方向からスクリーン部材２９０に向けて表示光を投射する場合もある。
【００２７】
このように構成した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、位置検出用光源１２が導光板１３に向けて位置検出光Ｌ２を出射すると、位置検出光Ｌ２は、導光板１３の光出射面１３ｓからスクリーン部材２９０に向けて出射される。次に、位置検出光Ｌ２は、スクリーン部材２９０を透過して検出領域１０Ｒに出射される。そして、検出領域１０Ｒの対象物体Ｏｂで反射した位置検出光Ｌ３の一部が光検出器３０で受光されることになる。従って、光検出器３０での受光結果に基づいて、対象物体ＯｂのＸＹ座標を検出する。それ故、本形態の位置検出機能付き表示装置では、かかる対象物体ＯｂのＸＹ座標を投射された画像の一部などを指定する入力情報として扱い、かかる入力情報に基づいて画像の切り換えなどを行なうことができる。
【００２８】
（光学式位置検出装置１０の基本構成）
図２は、本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置１０の基本構成を示す説明図であり、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、光学式位置検出装置１０の断面構成を模式的に示す説明図、光学式位置検出装置に用いた導光板１３などの構成を示す説明図、および導光板１３内での位置検出用赤外光の減衰状態を示す説明図である。なお、図２では、Ｚ軸方向を上下方向として表してある。
【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において、位置検出用光源装置１１は、略長方形の平面形状を有する導光板１３を備えており、導光板１３の側端面１３ｍでは、長辺に相当する辺部分１３ｋ、１３ｌ同士がＹ軸方向で対向し、短辺に相当する辺部分１３ｉ、１３ｊ同士がＸ軸方向で対向している。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３０ａを向けた光検出器３０を備えている。本形態では、後述するように、複数の光検出器３０（第１光検出器３１および第２光検出器３２）が用いられている。
【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。
【００３１】
導光板１３は、ポリカーボネートやアクリル樹脂などの透明な樹脂板で構成されている。導光板１３において、光出射面１３ｓ、または光出射面１３ｓの反対側の背面１３ｔには、表面凹凸構造、プリズム構造、散乱層（図示せず）などが設けられており、このような光散乱構造によって、光入射部１３ａ〜１３ｄから入射して内部を伝播する光は、その伝播方向に進むに従って徐々に偏向されて光出射面１３ｓより出射される。なお、導光板１３の光出射側には、必要に応じて、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの均―化を図るために、プリズムシートや光散乱板などの光学シートが配置される場合もある。
【００３２】
位置検出用光源１２（位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄ）は、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）などの発光素子で構成され、駆動回路（図示せず）から出力される駆動信号に応じて、赤外光からなる位置検出光Ｌ２（位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄ）を発散光として放出する。位置検出光Ｌ２の種類は、特に限定されないが、可視光とは波長分布が異なるか、点滅などの変調が加えられることで発光態様が異なればよい。また、位置検出光Ｌ２は、指やタッチペンなどの対象物体Ｏｂにより効率的に反射される波長域を有することが好ましい。従って、対象物体Ｏｂが指などの人体であれば、人体の表面で反射率の高い赤外線（特に可視光領域に近い近赤外線、例えば波長で８５０ｎｍ付近）、あるいは９５０ｎｍであることが望ましい。
【００３３】
検出領域１０Ｒは、位置検出光Ｌ２が視認側（操作側）に出射される領域であり、対象物体Ｏｂによる反射光が生じうる領域である。本形態において、検出領域１０Ｒの平面形状は、矩形状であり、四つの角部分１０Ｒａ、１０Ｒｂ、１０Ｒｃ、１０Ｒｄと、四つの辺部分１０Ｒｅ、１０Ｒｆ、１０Ｒｇ、１０Ｒｈとを備えている。本形態では、辺部分Ｒｈの長さ方向の略中央部分に光検出器３０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。
【００３４】
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、位置検出用光源１２Ａから出射された位置検出光Ｌ２ａと、位置検出用光源１２Ｂから出射された位置検出光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、位置検出用光源１２Ｃから出射された位置検出光Ｌ２ｃと、位置検出用光源１２Ｄから出射された位置検出光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。
【００３５】
ここで、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】
［光学式位置検出装置１０の詳細構成］
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の詳細な構成を示す説明図であり、図３（ａ）、（ｂ）は、本発明を適用した光学式位置検出装置１０に用いた光検出器３０の入射角度範囲を模式的に示す説明図、および光学式位置検出装置１０の電気的構成などを示す説明図である。
【００３７】
図１、図２および図３（ａ）に示すように、本形態の光学式位置検出装置１０では、光検出器３０として第１光検出器３１および第２光検出器３２が用いられている。また、位置検出用光源装置１１は、４つの位置検出用光源１２（位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄ）を備えている。このため、図３（ｂ）に示すように、光学式位置検出装置１０において、位置検出用光源装置１１は、４つの位置検出用光源１２を駆動する光源駆動部１４を有しており、光源駆動部１４は、位置検出用光源１２を駆動する光源駆動回路１４０と、光源駆動回路１４０を介して複数の位置検出用光源１２の各々の点灯パターン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、位置検出用光源１２Ａを駆動する第１光源駆動回路１４０ａと、位置検出用光源１２Ｂを駆動する第２光源駆動回路１４０ｂと、位置検出用光源１２Ｃを駆動する第３光源駆動回路１４０ｃと、位置検出用光源１２Ｄを駆動する第４光源駆動回路１４０ｄとを備えている。光源制御部１４５は、第１光源駆動回路１４０ａ、第２光源駆動回路１４０ｂ、第３光源駆動回路１４０ｃおよび第４光源駆動回路１４０ｄの全てを制御する。
【００３８】
また、光学式位置検出装置１０は、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を備えており、位置検出部５０と光源駆動部１４とは、共通の半導体集積回路５００に構成されている。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、位置検出用光源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。
【００３９】
本形態では、光検出器３０は、第１光検出器３１および第２光検出器３２として２つ用いられている。本形態では、２つの光検出器３０は、カソードが共通の線で位置検出部５０に接続され、アノードは光検出器３０毎に位置検出部５０に接続されている。このため、２つの光検出器３０での検出結果は、各々が独立して位置検出部５０に出力される。
【００４０】
位置検出部５０は、光検出器３０での検出結果に基づいて対象物体ＯｂのＸＹＺ座標を検出する機能を有している。また、位置検出部５０では、２つの光検出器３０での検出結果の各々に対応する対象物体ＯｂのＸＹＺ座標を検出する。このため、位置検出部５０には、２つの光検出器３０での検出結果の各々に基づいて対象物体ＯｂのＸＹＺ座標を検出する２つの位置算出部５３（第１位置算出部５３１および第２位置算出部５３２）が設けられている。ここで、第１位置算出部５３１は、第１光検出器３１での検出結果に基づいて対象物体ＯｂのＸＹＺ座標を検出し、第２位置算出部５３２は、第２光検出器３２での検出結果に基づいて対象物体ＯｂのＸＹＺ座標を検出する。但し、本形態では、２つの光検出器３０での検出結果に対する信号処理部５２は共通である。このため、信号処理部５２の前段には、２つの光検出器３０から信号処理部５２への信号入力を制御する入力制御部５１が設けられており、２つの光検出器３０での検出結果は順次、信号処理部５２に入力されることになる。但し、２つの光検出器３０の各々に対して信号処理部５２を設けた場合、入力制御部５１については省略することができる。
【００４１】
［光検出器３０の詳細構成］
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１０の光検出器３０で用いたフォトダイオードの感度指向性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１０で用いた入射角度範囲制限部材の説明図であり、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、入射角度範囲制限部材を斜め上方からみた斜視図、斜め上方からみた分解斜視図、斜め下方からみた分解斜視図、および正面図である。
【００４２】
本形態では、図３（ａ）に示すように、２つの光検出器３０（第１光検出器３１および第２光検出器３２）は、検出領域１０Ｒ内の異なる領域１０Ｒ１、１０Ｒ２に入射角度範囲を向けている。本形態では、検出領域１０ＲをＸ軸方向で領域１０Ｒ１、１０Ｒ２に２等分し、かかる２つの領域１０Ｒ１、１０Ｒ２に第１光検出器３１および第２光検出器３２の入射角度範囲が向いている。すなわち、第１光検出器３１の入射角度範囲３１０は、図３（ａ）に太い一点鎖線で挟まれた範囲であり、領域１０Ｒ１に向いている。第２光検出器３２の入射角度範囲３２０は、図３（ａ）に太い二点鎖線で挟まれた範囲であり、領域１０Ｒ２に向いている。従って、第１光検出器３１は、入射角度範囲３１０内（領域１０Ｒ１内）に位置する対象物体Ｏｂ１で反射した位置検出光Ｌ３ａを検出し、第２光検出器３２は、入射角度範囲３２０内（領域１０Ｒ２内）に位置する対象物体Ｏｂ２で反射した位置検出光Ｌ３ｂを検出する。
【００４３】
ここで、２つの領域１０Ｒ１、１０Ｒ２は互いに重なっておらず、検出領域１０Ｒでは、入射角度範囲３１０、３２０が互いに重なっていない。また、隣り合う領域１０Ｒ１〜１０Ｒ４の端部同士は接しており、隣り合う入射角度範囲３１０、３２０同士は、近接あるいは接している。
【００４４】
このような入射角度範囲３１０、３２０を設定するにあたって、本形態では、検出領域１０Ｒの１つの辺部分に隣接する特定個所に２つの光検出器３０（第１光検出器３１および第２光検出器３２）を隣り合うように配置し、それらの中心光軸Ｌ３０（中心光軸Ｌ３１、Ｌ３２）を互いに異なる方向に向かせてある。
【００４５】
ここで、光検出器３０に用いたフォトダイオードは、図４に示すような感度指向性を有している。図４には、光検出器３０の中心光軸Ｌ３０に対して成す角度Φと感度ｆ（Φ）との関係が示されており、光検出器３０の中心光軸Ｌ３０の側（正面）での感度ｆ（Φ）を１．０として示してある。図４に示すように、光検出器３００の感度ｆ（Φ）は、中心光軸Ｌ３０の側（正面）で最高であり、光検出器３０の中心光軸Ｌ３０となす角度Φが大きくなるに伴って感度ｆ（Φ）は低下しているものの、かなり広い角度範囲にわたって光を検出する。また、光検出器３０の中心光軸Ｌ３０に対して成す角度Φが小さい範囲は、感度ｆ（Φ）が高い高感度角度範囲であるが、光検出器３０の中心光軸Ｌ３０に対して成す角度Φが大きくなると、感度ｆ（Φ）が低下し、かかる低感度角度範囲では検出誤差が大となる。
【００４６】
そこで、本形態では、例えば、２つの光検出器３０の各々に対して、図５に示す入射角度範囲制限部材１５（入射角度範囲制限部）を設け、光検出器３０の入射角度範囲３１０、３２０を規定している。また、本形態では、図５に示す入射角度範囲制限部材１５によって、光検出器３０の中心光軸Ｌ３０側での入射光量と中心光軸Ｌ３０から離間した角度方向での入射光量との差を圧縮している。
【００４７】
図５に示す入射角度範囲制限部材１５５は、光検出器３０に対してＺ軸方向の一方側に配置された黒色の樹脂成形品からなる第１遮光部材１５６と、光検出器３０に対してＺ軸方向の他方側で、光検出器３０を第１遮光部材１５６との間に挟む黒色の樹脂成形品からなる第２遮光部材１５７とを備えている。入射角度範囲制限部材１５５では、第１遮光部材１５６と第２遮光部材１５７とによって、光検出器３０の中心光軸Ｌ３０側から周方向の両側に延在する延在するスリット１５８が光入射口として形成されており、かかるスリット１５８は、光検出器３０の中心光軸Ｌ３０側より中心光軸Ｌ３０から離間する角度方向においてスリット幅が増大している。
【００４８】
かかる入射角度範囲制限部材１５５を構成するにあたって、第１遮光部材１５６は、光検出器３０の２本のリード線３０１、３０２を保持する略直方体の基部１５６ａ（第１遮光部材側基部）と、基部１５６ａの前面から前方に突出した半円板状の遮光用突出部１５６ｂ（第１遮光部）とを備えている。第２遮光部材１５７は、第１遮光部材１５６と同様、略直方体の基部１５７ａ（第１遮光部材側基部）と、基部１５７ａの前面から前方に突出した半円板状の遮光用突出部１５７ｂ（第２遮光部）とを備えている。ここで、遮光用突出部１５６ｂ、１５７ｂは、Ｚ軸方向からみたとき、光検出器３０が位置する側を中心とする半円形形状を有している。
【００４９】
本形態の光検出器３０において、光検出器３０は、第１遮光部材１５６の基部１５６ａにおいて第２遮光部材１５７と重なる面側で突出するように保持されている。第２遮光部材１５７において光検出器３０と重なる部分には凹部１５７ｅが形成されており、かかる凹部１５７ｅの前方は開放されている。このため、基部１５６ａ、１５７ａが重なるように第１遮光部材１５６と第２遮光部材１５７とを重なることができるとともに、第１遮光部材１５６と第２遮光部材１５７とを重ねた状態で、光検出器３０の受光部３０ａは、凹部１５７ｅを介して外部に開放された状態にある。
【００５０】
ここで、凹部１５７ｅの左右の壁面１５７ｖ、１５７ｗは、光検出器３０の受光部３０ａの斜め前方を遮る第３遮光部として機能する。従って、光検出器３０への入射可能範囲を、図３（ａ）を参照して説明した入射角度範囲３１０、３２０に限定することができる。
【００５１】
また、基部１５６ａ、１５７ａの一方の端部には互いに連通する穴１５６ｓ、１５７ｓが形成されているとともに、基部１５６ａ、１５７ａの他方の端部には互いに連通する穴１５６ｔ、１５７ｔが形成されている。このため、穴１５６ｓ、１５７ｓでのネジ止め、および穴１５６ｔ、１５７ｔでのネジ止めによって、第１遮光部材１５６と第２遮光部材１５７とを基部１５６ａ、１５７ａで結合することができる。また、基部１５６ａ、１５７ａ同士を接着固定して第１遮光部材１５６と第２遮光部材１５７とを連結してもよい。なお、基部１５６ａにおいて穴１５６ｓの形成領域は凹部１５６ｒになっている。
【００５２】
このように構成した入射角度範囲制限部材１５５では、第１遮光部材１５６と第２遮光部材１５７とを連結すると、遮光用突出部１５６ｂと遮光用突出部１５７ｂとの間にスリット１５８が約１８０°の角度範囲にわたって形成され、かかるスリット１５８の奥に光検出器３０の受光部３０ａが位置する。ここで、第１遮光部材１５６の遮光用突出部１５６ｂは一定の厚さであるため、遮光用突出部１５６ｂにおいてスリット１５８が位置する側の内面１５６ｃは、光検出器３０の中心光軸Ｌ１５０と平行な面である。これに対して、第２遮光部材１５７の遮光用突出部１５７ｂは、スリット１５８が位置する側とは反対側の外面が光検出器３０の中心光軸Ｌ１５０と平行な面であるが、スリット１５８が位置する側の内面１５７ｃは、テーパー面になっている。このため、遮光用突出部１５７ｂの中心光軸Ｌ１５０側の厚さｔａは、中心光軸Ｌ１５０から離間した角度方向における厚さｔｂよりも厚い。このため、スリット１５８の幅寸法は、中心光軸Ｌ１５０に対して成す角度が大きくなるに伴って大きくなっており、スリット１５８の中心光軸Ｌ１５０側での幅寸法Ｇａは、中心光軸Ｌ１５０から離間する角度方向における幅寸法Ｇｂよりも狭い。ここで、スリット１５８の幅寸法は、中心光軸Ｌ１５０が位置する側から周方向の両端部に向けて連続的に拡張しており、光検出器３０での感度ｆ（Φ）の変化を相殺する。例えば、スリット１５８の各角度位置における幅寸法は、感度ｆ（Φ）の逆数になっている。なお、スリット１５８の幅寸法については、中心光軸Ｌ１５０が位置する側から周方向の両端部に向けて階段状に拡張している構成を採用してもよい。
【００５３】
このように構成した入射角度範囲制限部材１５５を用いれば、凹部１５７ｅの左右の壁面１５７ｖ、１５７ｗによって、光検出器３０の受光部３０ａの斜め前方が遮られるため、光検出器３０への入射可能範囲を、図３（ａ）を参照して説明した入射角度範囲３１０、３２０に設定することができる。また、光検出器３０単独では、中心光軸Ｌ３０の側と、中心光軸Ｌ３０から離間した方向とでは感度ｆ（Φ）が大きく相違しているが、入射角度範囲制限部材１５５では、光検出器３０の中心光軸Ｌ１５０側での光入射口は、中心光軸Ｌ１５０から離間した角度方向での光入射口より狭いため、中心光軸Ｌ３０の側と、中心光軸Ｌ３０から離間した方向とにおいて、感度ｆ（Φ）を同等とすることができる。
【００５４】
なお、本形態の第１遮光部材１５６の底部には凹部１５６ｅが形成されており、かかる凹部１５６ｅの端部には、基部１５６ａを貫通する溝状貫通穴１５６ｇが形成されている。また、基部１５６ａにおいて第２遮光部材１５７と重なる面には、溝状貫通穴１５６ｇが開口する部分が凹部１５６ｆになっており、第２遮光部材１５７において凹部１５６ｆと重なる部分には凹部１５７ｆが形成されている。さらに、凹部１５７ｆは、光検出器３０が収容される凹部１５７ｅと繋がっている。このため、図５に示す入射角度範囲制限部材１５５では、光検出器３０をフレキシブル配線基板（図示せず）に面実装した状態で使用する場合、フレキシブル配線基板を凹部１５６ｆ、１５７ｆ、および溝状貫通穴１５６ｇを通して外側に引き出すことができる。
【００５５】
［座標検出の基本原理］
図６を参照して、本形態の光学式位置検出装置１０で採用した座標検出方法の基本的な原理を説明する。図６は、本発明を適用した光学式位置検出装置１０で用いた座標検出方法の基本的な原理を示す説明図であり、図６（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Ｏｂで反射した位置検出光Ｌ３の強度を示す説明図、対象物体Ｏｂで反射した位置検出光Ｌ３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。
【００５６】
本形態の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。すなわち、本形態の光学式位置検出装置１０においては、位置検出用光源装置１１から位置検出光Ｌ２を出射すると、位置検出用光源１２からの距離やその中心光軸の位置によって検出領域１０Ｒに位置検出光Ｌ２の強度分布が形成される。従って、Ｘ座標を検出する際には、図６（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（第１座標検出用強度分布／第１座標検出用第１強度分布）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（第１座標検出用強度分布／第１座標検出用第２強度分布）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。このような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においてＹ軸方向の強度は一定である。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。
【００５７】
例えば、第１の方法では、図６（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、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。なお、検出値ＬＸａ、ＬＸｂの比によって対象物体ＯｂのＸ座標を求めることも可能である。
【００５８】
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、位置検出用光源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６（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。
【００５９】
まず、図６（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。
【００６０】
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、位置検出用光源１２に対する制御量（駆動電流）を調整して、図６（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期間での位置検出用光源１２に対する制御量の調整量ΔＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間での位置検出用光源１２に対する制御量の調整量ΔＬＸｂとの比あるいは差などにより、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位置検出用光源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。
【００６１】
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、位置検出用光源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６（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。
【００６２】
まず、図６（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。
【００６３】
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位置検出用光源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６（ｃ）に示す例では、例えば、Ｘ座標検出用第１期間での位置検出用光源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期間での位置検出用光源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期間での位置検出用光源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期間での位置検出用光源１２に対する制御量との比あるいは差などにより、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位置検出用光源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。
【００６４】
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（第２座標検出用強度分布／第２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（第２座標検出用強度分布／第２座標検出用第２強度分布）を形成すれば、対象物体ＯｂのＹ座標を検出することができる。
【００６５】
また、Ｚ座標検出期間において、Ｚ軸方向の強度分布（第３座標検出用強度分布）を形成すれば、対象物体ＯｂのＺ座標を検出することができる。
【００６６】
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。
【００６７】
［座標検出動作］
次に、本形態の光学式位置装置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。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。
【００６８】
また、本形態の光学式位置検出装置１０では、２つの光検出器３０および２つの位置算出部５３が設けられていることから、１つの光検出器３０および位置算出部５３において、以下に説明する動作を行なった後、他の光検出器３０および位置算出部５３においても、以下に説明する動作を順次行なう。
【００６９】
（Ｘ座標検出動作）
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２（ｂ）に示す位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄを点灯させ、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｃを消灯させる。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の強度が単調減少するＸ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の強度が連続的に直線的に減少している。かかるＸ座標検出用第１強度分布では、Ｘ軸方向における位置と位置検出光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、Ｘ座標検出用第１強度分布における位置検出光の強度と比例し、対象物体Ｏｂの位置によって規定される値である。
【００７０】
次に、Ｘ座標検出用第２期間においては、図２（ｂ）に示す位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄを消灯させ、位置検出用光源１２Ｂ、２Ｃを点灯させる。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の強度が単調減少するＸ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の強度が連続的に直線的に減少している。かかるＸ座標検出用第２強度分布では、Ｘ座標検出用第１強度分布と同様、Ｘ軸方向における位置と位置検出光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、Ｘ座標検出用第２強度分布における位置検出光の強度と比例し、対象物体Ｏｂの位置によって規定される値である。
【００７１】
従って、図６を参照して説明したように、位置検出部５０の位置算出部５３は、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比較結果に基づいて、対象物体ＯｂのＸ座標を検出することができる。
【００７２】
（Ｙ座標検出動作）
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２（ｂ）に示す位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄを点灯させ、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃを消灯させる。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の強度が単調減少するＹ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強度分布では、Ｙ方向の一方側Ｙ１から他方側Ｙ２に向かって位置検出光の強度が連続的に直線的に減少している。かかるＹ座標検出用第１強度分布では、Ｙ軸方向における位置と位置検出光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、Ｙ座標検出用第１強度分布における位置検出光の強度と比例し、対象物体Ｏｂの位置によって規定される値である。
【００７３】
次に、Ｙ座標検出用第２期間においては、図２（ｂ）に示す位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄを消灯させ、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃを点灯させる。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の強度が単調減少するＹ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の強度が連続的に直線的に減少している。かかるＹ座標検出用第２強度分布では、Ｙ座標検出用第１強度分布と同様、Ｙ軸方向における位置と位置検出光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、Ｙ座標検出用第２強度分布における位置検出光の強度と比例し、対象物体Ｏｂの位置によって規定される値である。
【００７４】
従って、図６を参照して説明したように、位置検出部５０の位置算出部５３は、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比較結果に基づいて、対象物体ＯｂのＹ座標を検出することができる。
【００７５】
（Ｚ座標検出動作）
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Ｚ座標を検出するには、Ｚ座標検出期間において、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄの全てを点灯させる。その結果、Ｚ軸方向において位置検出光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の位置算出部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。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。
【００７６】
［多点検出］
本形態の光学式位置検出装置１０においては、１つの光検出器３０および位置算出部５３において、上記の動作を行なった後、他の光検出器３０および位置算出部５３においても同様に行なう。すなわち、第１位置算出部５３１は、第１光検出器３１での検出結果に基づいて対象物体ＯｂのＸＹＺ座標を検出し、次に、第２位置算出部５３２は、第２光検出器３２での検出結果に基づいて対象物体ＯｂのＸＹＺ座標を検出する。その結果、第１光検出器３１での検出結果によれば、図３（ａ）に示す領域１０Ｒ１における対象物体Ｏｂの有無や座標を検出することができる。また、第２光検出器３２での検出結果によれば、領域１０Ｒ２における対象物体Ｏｂの有無や座標を検出することができる。それ故、検出領域１０Ｒの２つの領域１０Ｒ１、１０Ｒ２毎に対象物体Ｏｂの有無や座標を検出することができる。
【００７７】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の光学式位置検出装置１０および位置検出機能付き表示装置１００では、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を光検出器３０によって検出する。ここで、位置検出光Ｌ２は、検出領域１０Ｒに強度分布を形成するため、検出領域１０Ｒ内における位置と位置検出光Ｌ２の強度との関係を予め把握しておけば、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ＸＹＺ座標を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が視認されることがない。それ故、位置検出光Ｌ２が画像の表示を妨げることがない。
【００７８】
また、本形態の光学式位置検出装置１０および位置検出機能付き表示装置１００では、互いに異なる角度方向に入射角度範囲３１０、３２０を向ける複数の光検出器３０（第１光検出器３１および第２光検出器３２）が用いられている。このため、スクリーン２９０側の広い範囲にわたる検出領域１０Ｒ内の対象物体Ｏｂの位置を検出することができる。
【００７９】
また、複数の光検出器３０（第１光検出器３１および第２光検出器３２）において、入射角度範囲３１０、３２０同士が重なっていない。また、位置検出部５０は、複数の光検出器３０（第１光検出器３１および第２光検出器３２）が検出した結果毎に対象物体Ｏｂの位置を検出する。このため、検出領域１０Ｒの２つの領域１０Ｒ１、１０Ｒ２毎に対象物体Ｏｂの有無や座標を検出することができる。従って、検出領域１０Ｒ内に複数の対象物体Ｏｂが存在する場合でも、複数の対象物体Ｏｂ毎の位置を検出することができる。しかも、複数の光検出器３０において、隣り合う入射角度範囲３１０、３２０の端部同士が近接あるいは接している。このため、対象物体Ｏｂの存在を見落とすという事態を回避することができる。
【００８０】
また、２つの光検出器３０（第１光検出器３１および第２光検出器３２）は、検出領域１０Ｒの辺部分に隣接する特定箇所で互いに隣り合うように配置されているため、検出領域１０Ｒの周りの狭いスペース内に複数の光検出器３０を配置することができる。
【００８１】
［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の構成を示す説明図であり、図７には、本発明を適用した光学式位置検出装置１０に用いた光検出器３０の入射角度範囲を模式的に示してある。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。
【００８２】
図７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、光検出器３０として第１光検出器３１および第２光検出器３２が用いられている。また、２つの光検出器３０（第１光検出器３１および第２光検出器３２）は、検出領域１０Ｒ内の異なる領域１０Ｒ１、１０Ｒ２に入射角度範囲を向けている。
【００８３】
このように２つの光検出器３０を配置するにあたって、実施の形態１では、検出領域１０ＲをＸ軸方向で領域１０Ｒ１、１０Ｒ２に２等分し、かかる２つの領域１０Ｒ１、１０Ｒ２に第１光検出器３１および第２光検出器３２の入射角度範囲３１０、３２０が向いていた。しかるに、本形態では、検出領域１０Ｒをその対角に位置する角部分１０Ｒｃ、１０Ｒｄを結ぶ線によって、検出領域１０Ｒを領域１０Ｒ１、１０Ｒ２に２等分し、かかる２つの領域１０Ｒ１、１０Ｒ２に第１光検出器３１および第２光検出器３２の入射角度範囲３１０、３２０が向いている。すなわち、第１光検出器３１は、検出領域１０Ｒの辺部分１０Ｒｇに隣接する領域において角部分１０Ｒｃ近傍に配置されており、第１光検出器３１の入射角度範囲３１０（図７に太い一点鎖線で挟まれた範囲）は、領域１０Ｒ１に向いている。第２光検出器３２は、検出領域１０Ｒの辺部分１０Ｒｈに隣接する領域において角部分１０Ｒｄ近傍に配置されており、第２光検出器３２の入射角度範囲３２０（図７に太い二点鎖線で挟まれた範囲）は、領域１０Ｒ２に向いている。従って、第１光検出器３１は、入射角度範囲３１０内（領域１０Ｒ１内）に位置する対象物体Ｏｂ１で反射した位置検出光Ｌ３ａを検出し、第２光検出器３２は、入射角度範囲３２０内（領域１０Ｒ２内）に位置する対象物体Ｏｂ２で反射した位置検出光Ｌ３ｂを検出する。
【００８４】
ここで、２つの領域１０Ｒ１、１０Ｒ２は互いに重なっておらず、検出領域１０Ｒでは、入射角度範囲３１０、３２０が互いに重なっていない。また、隣り合う領域１０Ｒ１、１０Ｒ２の端部同士は接しており、隣り合う入射角度範囲３１０、３２０同士は、近接あるいは接している。
【００８５】
このように構成した場合も、検出領域１０Ｒ内に複数の対象物体Ｏｂが存在する場合でも、複数の対象物体Ｏｂ毎の位置を検出することができるなど、実施の形態１と同様な効果を奏する。
【００８６】
また、第１光検出器３１および第２光検出器３２は、互いに異なる辺部分１０Ｒｇ、１０Ｒｈに配置されているため、入射角度範囲３１０、３２０を隙間なく設定することができるという利点がある。
【００８７】
［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の構成を示す説明図であり、図８には、本発明を適用した光学式位置検出装置１０に用いた光検出器３０の入射角度範囲を模式的に示してある。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。
【００８８】
実施の形態１、２では、検出領域１０Ｒを２等分したが、検出領域１０Ｒを３つ以上に分割してもよい。例えば、本形態では、検出領域１０ＲをＸ軸方向で領域１０Ｒ１、１０Ｒ２、１０Ｒ３、１０Ｒ４に４等分してある。ここで、領域１０Ｒ１、１０Ｒ２、１０Ｒ３、１０Ｒ４は台径形状であり、領域１０Ｒ１、１０Ｒ２の斜辺同士、および領域１０Ｒ３、１０Ｒ４の斜辺同士が隣接している。また、本形態の光学式位置検出装置１０でも、複数の光検出器３０として４つの光検出器３０（第１光検出器３１、第２光検出器３２、第３光検出器３３および第４光検出器３４）が用いられており、４つの光検出器３０は各々、検出領域１０Ｒ内の異なる領域１０Ｒ１〜１０Ｒ４に入射角度範囲を向けている。
【００８９】
より具体的には、第１光検出器３１は、検出領域１０Ｒの辺部分１０Ｒｈに隣接する領域において角部分１０Ｒｂ近傍に配置されており、第１光検出器３１の入射角度範囲３１０（図８に太い一点鎖線で挟まれた範囲）は、領域１０Ｒ１に向いている。第２光検出器３２は、検出領域１０Ｒの辺部分１０Ｒｈに隣接する領域においてＸ軸方向の略中央位置に配置されており、第２光検出器３２の入射角度範囲３２０（図８に太い二点鎖線で挟まれた範囲）は、領域１０Ｒ２に向いている。第３光検出器３３は、検出領域１０Ｒの辺部分１０Ｒｇに隣接する領域においてＸ軸方向の略中央位置に配置されており、第３光検出器３３の入射角度範囲３３０（図８に太い点線で挟まれた範囲）は、領域１０Ｒ３に向いている。第４光検出器３４は、検出領域１０Ｒの辺部分１０Ｒｇに隣接する領域において角部分１０Ｒａ近傍に配置されており、第４光検出器３４の入射角度範囲３４０（図８に太い一点鎖線で挟まれた範囲）は、領域１０Ｒ４に向いている。
【００９０】
従って、第１光検出器３１は、入射角度範囲３１０内（領域１０Ｒ１内）に位置する対象物体Ｏｂ１で反射した位置検出光Ｌ３ａを検出し、第２光検出器３２は、入射角度範囲３２０内（領域１０Ｒ２内）に位置する対象物体Ｏｂ２で反射した位置検出光Ｌ３ｂを検出する。また、第３光検出器３３は、入射角度範囲３３０内（領域１０Ｒ３内）に位置する対象物体Ｏｂ３で反射した位置検出光Ｌ３ｃを検出し、第４光検出器３４は、入射角度範囲３４０内（領域１０Ｒ４内）に位置する対象物体Ｏｂ４で反射した位置検出光Ｌ３ｄを検出する。
【００９１】
ここで、４つの領域１０Ｒ１、１０Ｒ２、１０Ｒ３、１０Ｒ４は互いに重なっておらず、検出領域１０Ｒでは、入射角度範囲３１０、３２０、３３０、３４０が互いに重なっていない。また、隣り合う領域１０Ｒ１〜１０Ｒ４の端部同士は接しており、隣り合う入射角度範囲３１０〜３４０同士は、近接あるいは接している。
【００９２】
このように構成した場合も、検出領域１０Ｒ内に複数の対象物体Ｏｂが存在する場合でも、複数の対象物体Ｏｂ毎の位置を検出することができるなど、実施の形態１と同様な効果を奏する。
【００９３】
また、第１光検出器３１および第３光検出器３３は辺部分１０Ｒｈに隣接する位置に配置され、第２光検出器３２および第４光検出器３４は辺部分１０Ｒｇに隣接する位置に配置されているので、入射角度範囲３１０、３２０、３３０、３４０を隙間なく設定することができるという利点がある。
【００９４】
［実施の形態４］
図９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４（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。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。
【００９５】
実施の形態１〜３では、スクリーン部材２９０の裏面側２９０ｔに光学式位置検出装置１０の位置検出用光源１２や導光板１３が配置されていたが、本形態では、スクリーン部材２９０のスクリーン面２９０ｓ側に位置検出用光源１２（位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄ）が配置されており、かかる位置検出用光源１２は、検出領域１０Ｒの外側でスクリーン面２９０ａに沿う方向に発光部を向けている。従って、本形態では、導光板が用いられていない。なお、光検出器３０は、実施の形態１と同様、スクリーン部材２９０のスクリーン面２９０ｓ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３０ａを向けている。
【００９６】
かかる構成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においても、本発明を適用すれば、検出領域１０Ｒ内に複数の対象物体Ｏｂが存在する場合でも、複数の対象物体Ｏｂ毎の位置を検出することができるなど、実施の形態１と同様な効果を奏する。
【００９７】
［実施の形態５］
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図示し、それらの説明を省略する。
【００９８】
実施の形態１〜３では、スクリーン部材２９０の裏面側２９０ｔに光学式位置検出装置１０の位置検出用光源１２や導光板１３が配置されていたが、本形態の光学式位置検出装置１０の位置検出用光源装置１１では、図１０に示すように、スクリーン部材２９０の裏面側２９０ｔにおいて、検出領域１０Ｒに対してＺ軸方向で対向する位置に、複数の位置検出用光源１２が配列された基板１２０を設けてある。このため、導光板を備えていない。
【００９９】
かかる構成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においても、本発明を適用すれば、検出領域１０Ｒ内に複数の対象物体Ｏｂが存在する場合でも、複数の対象物体Ｏｂ毎の位置を検出することができるなど、実施の形態１と同様な効果を奏する。
【０１００】
［他の実施の形態］
上記実施の形態では、位置検出機能付き表示装置１００として投射型表示装置に光学式位置検出装置１０を設けたが、位置検出機能付き表示装置１００としては、スクリーン部材を備えた電子黒板に光学式位置検出装置１０を設けて位置検出機能付き表示装置１００を構成してもよい。
【０１０１】
［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。
【０１０２】
（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。
【０１０３】
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３０ａを向けた複数の光検出器３０とを備えている。画像生成装置２００は、有機エレクトロルミネッセンス装置やプラズマ表示装置などといった直視型表示装置２０８であり、光学式位置検出装置１０に対して入力操作側とは反対に設けられている。直視型表示装置２０８は、導光板１３に対して平面視で重なる領域に画像表示領域２０Ｒを備えており、かかる画像表示領域２０Ｒは検出領域１０Ｒと平面視で重なっている。
【０１０４】
（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。
【０１０５】
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３０ａを向けた複数の光検出器３０とを備えている。画像生成装置２００は、直視型表示装置である液晶装置２０９と、透光性のカバー部材３０とを備えている。液晶装置２０９は、導光板１３に対して平面視で重なる領域に画像表示領域２０Ｒを備えており、かかる画像表示領域２０Ｒは検出領域１０Ｒと平面視で重なっている。
【０１０６】
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。
【０１０７】
液晶装置２０９（画像生成装置２００）は、光学シート１６（第１プリズムシート１６１、第２プリズムシート１６２および光散乱板１６３）に対して導光板１３が位置する側とは反対側に液晶パネル２０９ａを備えている。本形態において、液晶パネル２０９ａは、透過型の液晶パネルであり、２枚の透光性基板２１、２２をシール材２３で貼り合わせ、基板間に液晶２４を充填した構造を有している。本形態において、液晶パネル２０９ａは、アクティブマトリクス型液晶パネルであり、２枚の透光性基板２１、２２の一方側には透光性の画素電極、データ線、走査線、画素スイッチング素子（図示せず）が形成され、他方側には透光性の共通電極（図示せず）が形成されている。なお、画素電極および共通電極が同一の基板に形成されることもある。かかる液晶パネル２０９ａでは、各画素に対して走査線を介して走査信号が出力され、データ線を介して画像信号が出力されると、複数の画素の各々で液晶２４の配向が制御される結果、画像表示領域２０Ｒに画像が形成される。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
液晶装置２０９は、液晶パネル２０９ａを照明するための照明装置４０を備えている。本形態において、照明装置４０は、導光板１３に対して液晶パネル２０９ａが位置する側とは反対側において導光板１３と反射板１４との間に配置されている。照明装置４０は、照明用光源４１と、この照明用光源４１から放出される照明光を伝播させながら出射する照明用導光板４３とを備えており、照明用導光板４３は、矩形の平面形状を備えている。照明用光源４１は、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）などの発光素子で構成され、駆動回路（図示せず）から出力される駆動信号に応じて、例えば白色の照明光Ｌ４を放出する。本形態において、照明用光源４１は、照明用導光板４３の辺部分４３ａに沿って複数、配列されている。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
本形態において、照明用導光板４３は、液晶パネル２０９ａの視認側とは反対側で液晶パネル２０９ａの画像表示領域２０Ｒと平面的に重なるように配置され、いわゆるバックライトとして機能する。但し、照明用導光板４３を液晶パネル２０９ａの視認側に配置して、いわゆるフロントライトとして機能するように構成してもよい。また、本形態において、照明用導光板４３は導光板１３と反射板１４との間に配置されているが、照明用導光板４３を光学シート１６と導光板１３との間に配置してもよい。また、照明用導光板４３と導光板１３とは共通の導光板として構成してもよい。また、本形態では、光学シート１６を位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄと照明光Ｌ４との間で共用としている。但し、照明用導光板４３の光出射側に、上記の光学シート１６とは別の専用の光学シートを配置してもよい。これは、照明用導光板４３においては光出射面４３ｓから出射される照明光Ｌ４の平面輝度を均―化することを目的に、十分な光散乱作用を呈する光散乱板を用いることが多いが、位置検出用の導光板１３においては光出射面１３ｓから出射される位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを大きく散乱させてしまうと位置検出の妨げとなる。このため、光散乱板を設けないか、あるいは比較的軽度の光散乱作用を呈する光散乱板を用いる必要があることから、光散乱板については照明用導光板４３の専用品とすることが好ましい。但し、プリズムシート（第１プリズムシート１６１や第２プリズムシート１６２）などの集光作用のある光学シートについては共用としても構わない。
【０１１４】
（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。
【０１１５】
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】
【０１１６】
１０・・光学式位置検出装置、１０Ｒ・・検出領域、１１・・位置検出用光源装置、１２、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ・・位置検出用光源、１３・・導光板、１５・・入射角度範囲制限部材、３０・・光検出器、３１・・第１光検出器、３２・・第２光検出器、３３・・第３光検出器、３４・・第４光検出器、５０・・位置検出部、１００・・位置検出機能付き表示装置、３１０、３２０、３３０、３４０・・入射角度範囲、Ｏｂ・・対象物体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【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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