(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１受発光ユニットと、
互いに交差する第１方向および第２方向により規定される仮想面において前記第１受発光ユニットとは異なる位置に配置される第２受発光ユニットと、
前記第１受発光ユニットおよび前記第２受発光ユニットを駆動して、検出光を出射させる光源駆動部と、
前記第１受発光ユニットおよび前記第２受発光ユニットから前記検出光が出射される検出光出射空間に位置する対象物体の位置を検出する位置検出部と、を備え、
前記第１受発光ユニットおよび前記第２受発光ユニットのそれぞれは、
第１光出射部から前記仮想面に沿って放射状に第１検出光を出射する第１光源モジュールと、
前記第１光源モジュールに対して前記仮想面に交差する第３方向で離間する位置に設けられ、第２光出射部から前記仮想面に沿って放射状に第２検出光を出射する第２光源モジュールと、
前記対象物体からの光を受光する受光部と、を有し、
前記光源駆動部は、
第１期間において、前記第１光出射部の周方向に沿って前記第１検出光の光強度が変化するように前記第１光源モジュールを駆動し、第２期間において、前記第２光出射部の周方向に沿って前記第２検出光の光強度が変化するように前記第２光源モジュールを駆動し、第３期間において、前記第１光出射部の周方向に沿って前記第１検出光の光強度が一定となるように前記第１光源モジュールを駆動し、第４期間において、前記第２光出射部の周方向に沿って前記第２検出光の光強度が一定となるように前記第２光源モジュールを駆動し、
前記位置検出部は、
前記第１期間および前記第２期間における前記受光部の受光強度に基づいて、前記第１方向および前記第２方向における前記対象物体の位置を検出し、前記第３期間および前記第４期間における前記受光部の受光強度に基づいて、前記第３方向における前記対象物体の位置を検出す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３方向における前記第１検出光の出射角度範囲が、前記第３方向における前記第２検出光の出射角度範囲に比して狭い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】
前記第１光源モジュールは、前記第１検出光を出射する第１検出光出射用発光素子と、該第１検出光出射用発光素子が出射した前記第１検出光を内部に採りこんで前記検出光出射空間に向けて出射する第１ライトガイドと、を備え、
前記第２光源モジュールは、前記第２検出光を出射する第２検出光出射用発光素子と、該第２検出光出射用発光素子が出射した前記第２検出光を内部に採りこんで前記検出光出射空間に向けて出射する第２ライトガイドと、を備え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】
前記第１ライトガイドの光出射面に前記第１検出光の前記第３方向における出射角度範囲を狭める出射角度範囲制限部材を備え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】
前記出射角度範囲制限部材は、ルーバーフィルムであり、
前記ルーバーフィルムのルーバー部は、前記ルーバーフィルムの光入射面から光出射面に向けて前記第３方向において前記第２光源モジュールが位置する側とは反対側に向けて傾斜してい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】
前記第１光源モジュールは、前記第１検出光出射用発光素子として、前記第１ライトガイドに一方端側から前記第１検出光を入射させる第１発光素子と、前記第１ライトガイドに他方端側から前記第１検出光を入射させる第２発光素子と、を備え、
前記第２光源モジュールは、前記第２検出光出射用発光素子として、前記第２ライトガイドに前記一方端側から前記第２検出光を入射させる第３発光素子と、前記第２ライトガイドに前記他方端側から前記第２検出光を入射させる第４発光素子と、を備え、
前記光源駆動部は、前記第１期間において、前記第１発光素子を点灯させ、前記第２期間において、前記第４発光素子を点灯させ、前記第３期間において、前記第１発光素子および前記第２発光素子を点灯させ、前記第４期間において、前記第３発光素子および前記第４発光素子を点灯させることを特徴とする請求項３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】
前記第１光源モジュールは、前記第１光源モジュールの周方向に配列された複数の第１検出光出射用発光素子を備え、
前記第２光源モジュールは、前記第２光源モジュールの周方向に配列された複数の第２検出光出射用発光素子を備え、
前記光源駆動部は、前記第１期間において、前記複数の第１検出光出射用発光素子を一方端側から他方端側に向けて発光強度が減少する条件で点灯させ、前記第２期間において、前記複数の第２検出光出射用発光素子を前記他方端側から前記一方端側に向けて発光強度が減少する条件で点灯させ、前記第３期間において、前記複数の第１検出光出射用発光素子を同一の発光強度で点灯させ、前記第４期間において、前記複数の第２検出光出射用発光素子を同一の発光強度で点灯させ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光学式位置検出システムであって、
前記第３方向において前記検出光出射空間に対して前記第１光源モジュールが位置する側には、前記仮想面に沿って広がる視認面を備えた視認面構成部材が配置されていることを特徴とする光学式位置検出システム。
【請求項９】
画像が表示される表示面を備えた表示装置と、該表示装置に対して前記画像が表示される面側の対象物体の位置を検出する光学式位置検出装置と、を有し、当該光学式位置検出装置での前記対象物体の位置検出結果に基づいて前記画像が切り換えられる入力機能付き表示システムであって、
前記光学式位置検出装置は、
第１受発光ユニットと、
互いに交差する第１方向および第２方向により規定される仮想面において前記第１受発光ユニットとは異なる位置に配置される第２受発光ユニットと、
前記第１受発光ユニットおよび前記第２受発光ユニットを駆動して、検出光を出射させる光源駆動部と、
前記第１受発光ユニットおよび前記第２受発光ユニットから前記検出光が出射される検出光出射空間に位置する前記対象物体の位置を検出する位置検出部と、を備え、
前記第１受発光ユニットおよび前記第２受発光ユニットのそれぞれは、
第１光出射部から前記仮想面に沿って放射状に第１検出光を出射する第１光源モジュールと、
前記第１光源モジュールに対して前記仮想面に交差する第３方向で離間する位置に設けられ、第２光出射部から前記仮想面に沿って放射状に第２検出光を出射する第２光源モジュールと、
前記対象物体からの光を受光する受光部と、を有し、
前記光源駆動部は、
第１期間において、前記第１光出射部の周方向に沿って前記第１検出光の光強度が変化するように前記第１光源モジュールを駆動し、第２期間において、前記第２光出射部の周方向に沿って前記第２検出光の光強度が変化するように前記第２光源モジュールを駆動し、第３期間において、前記第１光出射部の周方向に沿って前記第１検出光の光強度が一定となるように前記第１光源モジュールを駆動し、第４期間において、前記第２光出射部の周方向に沿って前記第２検出光の光強度が一定となるように前記第２光源モジュールを駆動し、
前記位置検出部は、
前記第１期間および前記第２期間における前記受光部の受光強度に基づいて、前記第１方向および前記第２方向における前記対象物体の位置を検出し、前記第３期間および前記第４期間における前記受光部の受光強度に基づいて、前記第３方向における前記対象物体の位置を検出することを特徴とする入力機能付き表示システム。
【請求項１０】
画像を投射する画像投射装置と、該画像投射装置に対して前記画像が投射される側に位置する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と、を有し、当該光学式位置検出装置での前記対象物体の位置検出結果に基づいて前記画像が切り換えられる入力機能付き表示システムであって、
前記光学式位置検出装置は、
第１受発光ユニットと、
互いに交差する第１方向および第２方向により規定される仮想面において前記第１受発光ユニットとは異なる位置に配置される第２受発光ユニットと、
前記第１受発光ユニットおよび前記第２受発光ユニットを駆動して、検出光を出射させる光源駆動部と、
前記第１受発光ユニットおよび前記第２受発光ユニットから前記検出光が出射される検出光出射空間に位置する前記対象物体の位置を検出する位置検出部と、を備え、
前記第１受発光ユニットおよび前記第２受発光ユニットのそれぞれは、
第１光出射部から前記仮想面に沿って放射状に第１検出光を出射する第１光源モジュールと、
前記第１光源モジュールに対して前記仮想面に交差する第３方向で離間する位置に設けられ、第２光出射部から前記仮想面に沿って放射状に第２検出光を出射する第２光源モジュールと、
前記対象物体からの光を受光する受光部と、を有し、
前記光源駆動部は、
第１期間において、前記第１光出射部の周方向に沿って前記第１検出光の光強度が変化するように前記第１光源モジュールを駆動し、第２期間において、前記第２光出射部の周方向に沿って前記第２検出光の光強度が変化するように前記第２光源モジュールを駆動し、第３期間において、前記第１光出射部の周方向に沿って前記第１検出光の光強度が一定となるように前記第１光源モジュールを駆動し、第４期間において、前記第２光出射部の周方向に沿って前記第２検出光の光強度が一定となるように前記第２光源モジュールを駆動し、
前記位置検出部は、
前記第１期間および前記第２期間における前記受光部の受光強度に基づいて、前記第１方向および前記第２方向における前記対象物体の位置を検出し、前記第３期間および前記第４期間における前記受光部の受光強度に基づいて、前記第３方向における前記対象物体の位置を検出することを特徴とする入力機能付き表示システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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、光学式位置検出システム、および入力機能付き表示システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
対象物体を光学的に検出する光学式位置検出装置としては、例えば、点光源からなる複数の光源部および受光部を互いに離間した位置に設け、複数の光源部の各々から透光部材を介して対象物体に向けて検出光を出射した際に、対象物体で反射した検出光が透光部材を透過して受光部で検出されるものが提案されている（特許文献１参照）。かかる光学式位置検出装置では、光源から対象物体を経て受光部に至る距離によって受光部での受光強度が変化することを利用して対象物体の位置を検出する。
【０００３】
また、点光源からなる複数の光源部の各々から出射された検出光を、導光板を介して出射することにより、導光板に対する一方面側に導光板の面内方向で強度が変化する光強度分布を形成し、かかる光強度分布が形成された空間に位置する対象物体で反射した検出光を受光部で検出する方式の光学式位置検出装置も提案されている（特許文献２、３参照）。かかる光学式位置検出装置では、対象物体の位置によって光強度が異なるので、対象物体の位置によって対象物体での反射光量が変化することを利用して導光板の面内方向での対象物体の位置を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００３−５３４５５４号公報
【特許文献２】特開２０１０−１２７６７１号公報
【特許文献３】特開２００９−２９５３１８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、３に記載の光学式位置検出装置では、対象物体の位置を検出可能な範囲が狭いという問題点がある。すなわち、特許文献１に記載の光学式位置検出装置では、点光源から出射された検出光を利用するため、検出光の出射角度範囲自体が狭く、対象物体の位置を検出可能な範囲が狭い。また、特許文献２、３に記載の光学式位置検出装置では、対象物体の位置を検出可能な空間を拡張するには導光板を大型化する必要があり、かかる大型の導光板を用いると、検出光が導光板内部を伝播する際の減衰が大きい。このため、広い範囲にわたって所定の光強度分布を十分な強度レベルをもって形成することが困難であり、対象物体の位置を検出可能な範囲が狭い。
【０００６】
また、特許文献１に記載の光学式位置検出装置において対象物体の三次元的な位置を検出しようとすると、点光源からなる複数の光源部を三次元的に配置することになるが、この場合、光源部から出射される検出光の出射角度範囲自体が狭いため、対象物体の位置を検出可能な範囲が極端に狭くなってしまう。また、特許文献２、３に記載の光学式位置検出装置において対象物体の三次元的な位置を検出しようとすると、導光板に対する法線方向で変化する強度分布を形成する必要があり、かかる強度分布を大型の導光板で形成するのは困難である。それ故、対象物体の位置を検出可能な範囲が極端に狭い。
【０００７】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、広い範囲にわたって対象物体の三次元的な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、光学式位置検出システム、および入力機能付き表示システム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、本発明に係る光学式位置検出装置は、第１光出射部を備え、該第１光出射部の周方向に沿って光強度が変化する第１検出光を互いに交差する第１方向および第２方向により規定される仮想面に沿って放射状に出射する第１光源モジュールと、第２光出射部を備えて前記第１光源モジュールに対して前記仮想面に交差する第３方向で離間する位置に設けられており、前記第２光出射部の周方向に沿って光強度が変化する第２検出光を前記仮想面に沿って放射状に出射する第２光源モジュールと、前記第１光源モジュールおよび前記第２光源モジュールを互いに異なる期間に駆動する光源駆動部と、前記第１検出光および前記第２検出光の少なくとも一方が出射される検出光出射空間に位置する対象物体からの光を受光する受光部と、該受光部の受光強度に基づいて前記第１方向、前記第２方向および前記第３方向における前記対象物体の位置情報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】
本発明に係る光学式位置検出装置において、第１光源モジュールおよび第２光源モジュールは、第１方向および第２方向より規定される仮想面に沿うように検出光を出射し、受光部は、光源部からの検出光出射空間（検出対象空間）に位置する対象物体で反射した検出光を受光する。従って、位置検出部は、受光部での受光強度に基づいて第１方向および第２方向における対象物体の位置を検出することができる。その際、検出光は、放射状に出射されるため、広い範囲にわたって検出光を出射することができる。それ故、第１方向および第２方向における検出対象空間が広い。また、本発明に係る光学式位置検出装置において、第１光源モジュールと第２光源モジュールとは、第３方向で離間した位置から検出光を出射するため、位置検出部は、受光部での受光強度に基づいて第３方向における対象物体の位置を検出することができる。その際も、検出光は、放射状に出射されるため、検出対象空間全体に十分な強度で検出光を出射することができる。それ故、本発明によれば、第１方向および第２方向で広い検出対象空間において、第３方向における対象物体の位置を検出することもできる。
【００１０】
本発明において、前記第３方向における前記第１検出光の出射角度範囲が、前記第３方向における前記第２検出光の出射角度範囲に比して狭いことが好ましい。かかる構成によれば、第１光源モジュールと第２光源モジュールとの第３方向における離間距離が狭い場合でも、第１検出光と第２検出光との第３方向における重なり部分を狭くすることができる。従って、第１光源モジュールと第２光源モジュールとの第３方向における離間距離が狭い場合でも、第３方向における対象物体の位置を確実に検出することができる。
【００１１】
本発明において、前記第１光源モジュールは、前記第１検出光を出射する第１検出光出射用発光素子と、該第１検出光出射用発光素子が出射した前記第１検出光を内部に採りこんで前記検出光出射空間に向けて出射する第１ライトガイドと、前記第１ライトガイドの光出射面に前記第１検出光の前記第３方向における出射角度範囲を狭める出射角度範囲制限部材と、を備え、前記第２光源モジュールは、前記第２検出光を出射する第２検出光出射用発光素子と、該第２検出光出射用発光素子が出射した前記第２検出光を内部に採りこんで前記検出光出射空間に向けて出射する第２ライトガイドと、を備える構成を採用することができる。かかる構成によれば、発光素子（第１検出光出射用発光素子および第２検出光出射用発光素子）が出射した検出光（第１検出光および第２検出光）をライトガイド（第１ライトガイドおよび第２ライトガイド）を介して出射するので、光強度が連続的に変化する光強度分布を形成することができる。
【００１２】
本発明において、前記出射角度範囲制限部材は、ルーバーフィルムであり、前記ルーバーフィルムのルーバー部は、前記ルーバーフィルムの光入射面から光出射面に向けて前記第３方向において前記第２光源モジュールが位置する側とは反対側に向けて傾斜していることが好ましい。かかる構成によれば、第１検出光と第２検出光との重なりを小さくすることができる。
【００１３】
この場合、前記第１光源モジュールは、前記第１検出光出射用発光素子として、前記第１ライトガイドの前記一方端側から当該第１ライトガイドに前記第１検出光を入射させる第１発光素子と、前記第１ライトガイドの前記他方端側から当該第１ライトガイドに前記第１検出光を入射させる第２発光素子と、を備え、前記第２光源モジュールは、前記第１検出光出射用発光素子として、前記第２ライトガイドの前記一方端側から当該第２ライトガイドに前記第２検出光を入射させる第３発光素子と、前記第２ライトガイドの前記他方端側から当該第２ライトガイドに前記第２検出光を入射させる第４発光素子と、を備え、前記光源駆動部は、前記第１発光素子を点灯させる第１期間と、前記第４発光素子を点灯させる第２期間と、前記第１発光素子および前記第２発光素子を点灯させる第３期間と、前記第３発光素子および前記第４発光素子を点灯させる第４期間と、を実現する構成を採用することができる。かかる構成によれば、少ない数の発光素子によって、第１方向、第２方向および第３方向における対象物体の位置を検出することができる。
【００１４】
本発明において、前記第１光源モジュールは、前記第１光源モジュールの周方向に配列された複数の第１検出光出射用発光素子を備え、前記第２光源モジュールは、前記第２光源モジュールの周方向に配列された複数の第２検出光出射用発光素子を備え、前記光源駆動部は、前記一方端側から前記他方端側に向けて発光強度が減少する条件で前記複数の第１検出光出射用発光素子を点灯させる第１期間と、前記他方端側から前記一方端側に向けて発光強度が減少する条件で前記複数の第２検出光出射用発光素子を点灯させる第２期間と、前記第１検出光出射用発光素子を同一の発光強度で点灯させる第３期間と、前記第２検出光出射用発光素子を同一の発光強度で点灯させる第４期間と、を実現する構成を採用してもよい。かかる構成によれば、第１光源モジュールおよび第２光源モジュールから第１方向および第２方向で遠く離間した位置まで検出光（第１検出光および第２検出光）を出射することができる。それ故、第１方向および第２方向における検出対象空間をより広くすることができる。
【００１５】
本発明において、前記位置検出部は、前記受光部での前記第１期間の受光強度と前記第２期間の受光強度との比較結果に基づいて前記第１方向および前記第２方向における前記対象物体の位置を検出し、前記受光部での前記第３期間の受光強度と前記第４期間の受光強度との比較結果に基づいて前記第３方向における前記対象物体の位置を検出することが好ましい。かかる構成によれば、外光等の環境光等の影響を排除することができる。
【００１６】
本発明に係る光学式位置検出装置を用いて光学式位置検出システムを構成した場合、かかる光学式位置検出システムでは、前記第３方向において前記検出光出射空間に対して前記第１光源モジュールが位置する側に、前記仮想面に沿って広がる視認面を備えた視認面構成部材が配置される。
【００１７】
本発明に係る光学式位置検出装置は、入力機能付き表示システム等、各種のシステムに利用することができる。例えば、画像が表示される表示面を備えた表示装置と、該表示装置に対して前記画像が表示される面側の対象物体の位置を検出する光学式位置検出装置と、を有し、当該光学式位置検出装置での前記対象物体の位置検出結果に基づいて前記画像が切り換えられる入力機能付き表示システムにおいて、光学式位置検出装置として、本発明に係る光学式位置検出装置を用いることができる。また、画像を投射する画像投射装置と、該画像投射装置に対して前記画像が投射される側に位置する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と、を有し、当該光学式位置検出装置での前記対象物体の位置検出結果に基づいて前記画像が切り換えられる入力機能付き表示システムにおいて、光学式位置検出装置として、本発明に係る光学式位置検出装置を用いることができる。さらに、他のシステムとしては、電子ペーパーに対する入力システムや、入力機能付きウインドウシステムや、入力機能付きアミューズメントシステムに用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置の主要部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受発光ユニットの説明図である。
【図３】図２に示す受発光ユニットの主要部の構成を示す説明図である。
【図４】図３に示す受発光ユニットに構成した光源部の構成を模式的に示す説明図である。
【図５】図３に示す受発光ユニットに設けた光学部材の説明図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置の電気的構成等を示す説明図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置において発光素子が点灯した際に形成される光強度分布の説明図である。
【図８】図３に示す受発光ユニットからＺ軸方向位置検出用検出光が出射される様子を示す説明図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置におけるＸＹ座標（角度位置）の検出原理を示す説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置における位置検出動作を示す説明図である。
【図１１】本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置におけるＺ軸方向の位置検出動作を示す説明図である。
【図１２】本発明の実施の形態２に係る光学式位置検出装置の受発光ユニットの説明図である。
【図１３】本発明の実施の形態２に係る光学式位置検出装置の電気的構成等を示す説明図である。
【図１４】本発明の実施の形態２に係る光学式位置検出装置において、対象物体の角度位置を検出する際に光源部から出射される検出光の説明図である。
【図１５】本発明の実施の形態２に係る光学式位置検出装置において、Ｚ軸方向の対象物体の位置を検出する際に光源部から出射される検出光の説明図である。
【図１６】本発明の実施の形態２に係る光学式位置検出装置に用いた発光素子の説明図である。
【図１７】本発明を適用した位置検出システムの具体例１（入力機能付き表示システム）の説明図である。
【図１８】本発明を適用した位置検出システムの具体例２（入力機能付き表示システム／入力機能付き投射型表示システム）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。なお、以下の説明においては、互いに交差する方向をＸ軸方向およびＹ軸方向とし、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に交差する方向をＺ軸方向とする。従って、本発明における「第１方向」はＸ軸方向に相当し、本発明における「第２方向」はＹ軸方向に相当し、本発明における「第３方向」はＺ軸方向に相当する。また、本発明における「第１方向・第２方向位置検出用第１検出光」はＸＹ座標検出用第１検出光Ｌ２eに相当し、「第１方向・第２方向位置検出用第２検出光」はＸＹ座標検出用第２検出光Ｌ２fに相当する。また、本発明における「第３方向検出用第１検出光」はＺ軸方向位置検出用第１検出光Ｌ２gに相当し、「第３方向位置検出用第２検出光」はＺ軸方向位置検出用第２検出光Ｌ２hに相当する。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、Ｚ軸方向の一方側をＺ１側とし、他方側をＺ２側として表してある。
【００２０】
［実施の形態１］
（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の主要部を模式的に示す説明図であり、図１（ａ）、（ｂ）は、光学式位置検出装置を検出光出射空間側の斜め方向からみたときの説明図、および光学式位置検出装置を正面からみたときの説明図である。
【００２１】
図１において、本形態の位置検出システム１は、対象物体Ｏｂの位置を検出する光学式位置検出装置１０を有しており、かかる光学式位置検出装置１０は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向により規定される仮想のＸＹ平面（仮想面）に沿うように放射状に出射した検出光Ｌ２を利用して、対象物体Ｏｂの位置を検出する。本形態において、位置検出システム１は、ＸＹ平面に沿って広がる視認面４１をＺ軸方向の一方側Ｚ１に備えた視認面構成部材４０を有しており、光学式位置検出装置１０は、視認面４１に沿って検出光Ｌ２を出射し、視認面構成部材４０に対して視認面４１側（Ｚ軸方向の一方側Ｚ１）に位置する対象物体Ｏｂの位置を検出する。従って、位置検出システム１の検出対象空間１０Ｒは、光学式位置検出装置１０において検出光Ｌ２が出射される検出光出射空間であり、検出対象空間１０Ｒには、後述する検出光Ｌ２の光強度分布が形成される。かかる位置検出システム１は、光学式位置検出装置１０によって、後述する電子黒板等の入力機能付き表示システムや入力機能付き投射型表示システム等として用いることができる。
【００２２】
本形態の位置検出システム１において、光学式位置検出装置１０は、視認面４１（ＸＹ平面）に沿って検出光Ｌ２を放射状に出射する光源部１２（線状光源部）と、検出光Ｌ２の出射空間（検出対象空間１０Ｒ）に位置する対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ２（反射光Ｌ３）を受光する受光部１３とを備えている。
【００２３】
本形態においては、光源部１２として、視認面構成部材４０に対してＹ軸方向の一方側Ｙ１に離間する位置で検出対象空間１０Ｒに向く２つの光源部１２（第１光源部１２Ａおよび第２光源部１２Ｂ）が用いられており、第１光源部１２Ａと第２光源部１２Ｂとは、Ｘ軸方向で離間し、Ｙ軸方向では同一の位置にある。また、本形態においては、受光部１３として、視認面構成部材４０に対してＹ軸方向の一方側Ｙ１に離間する位置で検出対象空間１０Ｒに向く第１受光部１３Ａおよび第２受光部１３Ｂが用いられており、第１受光部１３Ａと第２受光部１３Ｂとは、Ｘ軸方向で離間し、Ｙ軸方向では同一の位置にある。
【００２４】
ここで、第１受光部１３Ａは、第１光源部１２Ａから放射状に出射される検出光Ｌ２（検出光Ｌ２ａ）の放射中心位置に配置されており、第１受光部１３Ａと第１光源部１２Ａとは第１受発光ユニット１５Ａとして一体化されている。また、第２受光部１３Ｂは、第２光源部１２Ｂから放射状に出射される検出光Ｌ２（検出光Ｌ２ｂ）の放射中心位置に配置されており、第２受光部１３Ｂと第２光源部１２Ｂとは第２受発光ユニット１５Ｂとして一体化されている。
【００２５】
後述するように、２つの光源部１２（第１光源部１２Ａおよび第２光源部１２Ｂ）は各々、ＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光素子（点光源）を備えており、発光素子は、ピーク波長が８４０〜１０００ｎｍに位置する赤外光からなる検出光Ｌ２を発散光として出射する。受光部１３（第１受光部１３Ａおよび第２受光部１３Ｂ）は各々、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１３０を備えており、本形態において、受光素子１３０は赤外域に感度ピークを備えたフォトダイオードである。
【００２６】
第１受発光ユニット１５Ａおよび第２受発光ユニット１５Ｂは、視認面構成部材４０よりＺ軸方向の一方側Ｚ１に突出した位置にある。また、第１受発光ユニット１５Ａと第２受発光ユニット１５Ｂとは異なる期間において動作する。従って、第１受発光ユニット１５Ａにおいて、第１光源部１２Ａから検出光Ｌ２ａが出射された際、第１受光部１３Ａは、検出対象空間１０Ｒに位置する対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ２ａ（反射光Ｌ３）を受光する。かかる動作とは異なる期間において、第２受発光ユニット１５Ｂにおいて、第２光源部１２Ｂから検出光Ｌ２ｂが出射された際、第２受光部１３Ｂは、検出対象空間１０Ｒに位置する対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ２ｂ（反射光Ｌ３）を受光する。
【００２７】
（光源部１２の具体的構成）
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の受発光ユニットの説明図である。図３は、図２に示す受発光ユニットの主要部の構成を示す説明図である。図４は、図３に示す受発光ユニットに構成した光源部１２の構成を模式的に示す説明図であり、第１期間の第１点灯動作時に検出光Ｌ２（ＸＹ座標検出用第１検出光Ｌ２e）が出射される様子を示す説明図、および第２期間の第２点灯動作時に検出光Ｌ２（ＸＹ座標検出用第２検出光Ｌ2f）が出射される様子を示す説明図である。図５は、図３に示す受発光ユニットに設けた光学部材の説明図であり、図５（ａ）、（ｂ）は、第１光源モジュールに設けた光学部材の説明図、および第２光源モジュールに設けた光学部材の説明図である。
【００２８】
図２に示すように、本形態の光学式位置検出装置１０において、第１受発光ユニット１５Ａおよび第２受発光ユニット１５Ｂは同一の構成を有しており、それ故、第１光源部１２Ａおよび第２光源部１２Ｂも同一の構成を有している。より具体的には、第１受発光ユニット１５Ａは、Ｚ軸方向からみたときに扇形形状あるいは半円形状を有する光源支持部材１５０を有している。かかる光源支持部材１５０は、第１光源支持部材１５１と第２光源支持部材１５２とがＺ軸方向で重ねられた構造になっており、第１光源支持部材１５１および第２光源支持部材１５２は各々、扇形形状あるいは半円形状の鍔部１５６ａ、１５６ｂを備えている。鍔部１５６ａ、１５６ｂにより挟まれた部分は、第１光源部１２Ａから検出光Ｌ２が出射される出射部になっており、鍔部１５６ａ、１５６ｂは、Ｚ軸方向における検出光Ｌ２の出射範囲を制限している。
【００２９】
第１受発光ユニット１５Ａにおいて、第１光源部１２Ａは、検出光Ｌ２の出射部として、Ｚ軸方向に重ねて配置された第１光源モジュール１２６と第２光源モジュール１２７とを備えており、第１光源モジュール１２６は、第２光源モジュール１２７に対してＺ軸方向の他方側Ｚ２（図１に示す視認面構成部材４０が位置する側）に向かって所定の距離を離間した位置に配置されている。第１光源部１２Ａにおいて、第１光源モジュール１２６と第２光源モジュール１２７とによってＺ軸方向で挟まれた部分は透光性の導光部１５８になっており、導光部１５８の奥に第１受光部１３Ａの受光素子１３０が配置されている。
【００３０】
図３および図４に示すように、第１光源モジュール１２６および第２光源モジュール１２７はいずれも、発光ダイオード等の発光素子１２０、および円弧状のライトガイドＬＧを備えている。より具体的には、図３および図４（ａ）に示すように、第１光源モジュール１２６は、赤外光を出射する発光ダイオード等の２つの発光素子１２０（第１発光素子１２１および第２発光素子１２２／第１検出光出射用発光素子）を備えているとともに、円弧状のライトガイドＬＧ（第１ライトガイドＬＧs）を備えている。２つの発光素子１２０のうち、第１発光素子１２１はライトガイドＬＧの一方の端部ＬＧ１に配置され、第２発光素子１２２はライトガイドＬＧの他方の端部ＬＧ２に配置されている。
【００３１】
また、図４（ａ）および図５（ａ）に示すように、第１光源モジュール１２６は、ライトガイドＬＧの円弧状の外周面ＬＧ３に沿って、拡散シートＤＳを備えているとともに、第１プリズムシートＰＳ1、第２プリズムシートＰＳ2、およびルーバーフィルムＧＦ等の出射角度範囲制限用光学部材ＧＥを備え、ライトガイドＬＧの円弧状の内周面ＬＧ４に沿って、円弧状の反射シートＲＳを備えている。ルーバーフィルムＧＦのルーバー部ＧＦ1は、ルーバーフィルムＧＦの光入射面から光出射面に向けてＺ軸方向において第２光源モジュール１２７が位置する側とは反対側に向けて傾斜している。
【００３２】
かかる第１光源モジュール１２６では、ライトガイドＬＧの円弧状の外周面ＬＧ３によって第１光出射部１２６ａが構成され、第１光源モジュール１２６は、第１光出射部１２６ａの周方向に検出光Ｌ２として第１検出光Ｌ２sを出射する。
【００３３】
図３および図４（ｂ）に示すように、第２光源モジュール１２７も、第１光源モジュール１２６と同様、赤外光を出射する発光ダイオード等の２つの発光素子１２０（第３発光素子１２３および第４発光素子１２４／第２検出光出射用発光素子）を備えているとともに、円弧状のライトガイドＬＧ（第２ライトガイドＬＧt）を備えている。２つの発光素子１２０のうち、第３発光素子１２３はライトガイドＬＧの一方の端部ＬＧ１に配置され、第４発光素子１２４はライトガイドＬＧの他方の端部ＬＧ２に配置されている。
【００３４】
また、図４（ｂ）および図５（ｂ）に示すように、第２光源モジュール１２７は、第１光源モジュール１２６と同様、ライトガイドＬＧの円弧状の外周面ＬＧ３に沿って、拡散シートＤＳを備え、内周面ＬＧ４に沿って、円弧状の反射シートＲＳを備えている。但し、第２光源モジュール１２７は、第１光源モジュール１２６と違って、第１プリズムシートＰＳ1、第２プリズムシートＰＳ2、およびルーバーフィルムＧＦ等の出射角度範囲制限用光学部材ＧＥを備えていない。
【００３５】
かかる第２光源モジュール１２７では、ライトガイドＬＧの円弧状の外周面ＬＧ３によって第２光出射部１２７ａが構成され、第２光源モジュール１２７は、第２光出射部１２７ａの周方向に検出光Ｌ２として第２検出光Ｌ２tを出射する。
【００３６】
かかる第１光源モジュール１２６と第２光源モジュール１２７とを比較すると、第１光源モジュール１２６には、検出光Ｌ２のＺ軸方向の出射角度範囲を狭める出射角度範囲制限用光学部材ＧＥが配置されているため、第１光源モジュール１２６からの第１検出光Ｌ２sのＺ軸方向の出射角度範囲は、第２光源モジュール１２７からの第２検出光Ｌ２tのＺ軸方向の出射角度範囲より狭い。特に本形態では、ルーバーフィルムＧＦのルーバー部ＧＦ1は、ルーバーフィルムＧＦの光入射面から光出射面に向けてＺ軸方向において第２光源モジュール１２７が位置する側とは反対側に向けて傾斜しているため、第１検出光Ｌ２sと第２検出光Ｌ２tとの重なりが小さい。
【００３７】
なお、ライトガイドＬＧの外周面ＬＧ３および内周面ＬＧ４のうちの少なくとも一方には、ライトガイドＬＧからの検出光Ｌ２の出射効率を調整するための加工が施されていることがあり、かかる加工手法としては、例えば反射ドットを印刷する方式や、スタンパーやインジェクションにより凹凸を付す成型方式や、溝加工方式を採用することができる。第２受発光ユニット１５Ｂも、第１受発光ユニット１５Ａと同様な構成を有しているため、説明を省略する。
【００３８】
（位置検出部等の構成）
図６は、本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置１０の電気的構成等を示す説明図であり、図６（ａ）、（ｂ）は、制御用ＩＣの構成を示す説明図、および光源に供給される駆動信号の説明図である。
【００３９】
本形態の位置検出システム１に用いた光学式位置検出装置１０において、図１〜図５等を参照して説明した第１受発光ユニット１５Ａおよび第２受発光ユニット１５Ｂは、図５（ａ）に示す制御用ＩＣ７０に電気的接続されている。ここで、制御用ＩＣ７０は、第１受発光ユニット１５Ａに電気的接続された第１制御用ＩＣ７０Ａと、第２受発光ユニット１５Ｂに電気的接続された第２制御用ＩＣ７０Ｂとからなり、第１受発光ユニット１５Ａの第１光源部１２Ａおよび第１受光部１３Ａは、第１制御用ＩＣ７０Ａに電気的接続されている。また、第２受発光ユニット１５Ｂの第２光源部１２Ｂおよび第２受光部１３Ｂは、第２制御用ＩＣ７０Ｂに電気的接続されている。
【００４０】
第１制御用ＩＣ７０Ａおよび第２制御用ＩＣ７０Ｂは、同一構成を有しており、いずれも共通の制御装置６０に電気的接続されている。まず、第１制御用ＩＣ７０Ａは、基準クロック、Ａ相基準パルス、Ｂ相基準パルス、タイミング制御パルス、同期クロック等を生成する複数の回路（図示せず）を有している。また、第１制御用ＩＣ７０Ａは、Ａ相基準パルスに基づいて所定の駆動パルスを生成するパルス発生器７５ａと、Ｂ相基準パルスに基づいて所定の駆動パルスを生成するパルス発生器７５ｂと、パルス発生器７５ａおよびパルス発生器７５ｂが生成した駆動パルスを第１光源部１２Ａの４つの発光素子１２０の何れに印加するかを制御するスイッチ部７６とを有している。かかるパルス発生器７５ａ、７５ｂ、およびスイッチ部７６は光源駆動部５１を構成している。
【００４１】
また、第１制御用ＩＣ７０Ａは、第１受光部１３Ａでの検出結果を増幅する増幅部等を備えた受光量測定部７３と、受光量測定部７３での測定結果に基づいてパルス発生器７５ａ、７５ｂを制御して第１光源部１２Ａの４つの発光素子１２０に供給する駆動パルスの駆動電流値を調整する調整量算出部７４とを備えている。かかる受光量測定部７３および調整量算出部７４は、位置検出部５０の一部の機能を担っている。なお、調整量算出部７４は、パルス発生器７５ａ、７５ｂに対する制御信号を出力するアナログ−デジタル変換部等を備えている。
【００４２】
第２制御用ＩＣ７０Ｂも、第１制御用ＩＣ７０Ａと同様、第２受光部１３Ｂでの検出結果を増幅する増幅部等を備えた受光量測定部７３や、受光量測定部７３での測定結果に基づいてパルス発生器７５ａ、７５ｂを制御して第２光源部１２Ｂの４つの発光素子１２０に供給する駆動電流値を調整する調整量算出部７４等を備えている。かかる受光量測定部７３および調整量算出部７４は、位置検出部５０の一部の機能を担っている。
【００４３】
第１制御用ＩＣ７０Ａおよび第２制御用ＩＣ７０Ｂは、パーソナルコンピューター等の上位の制御装置６０の制御部６１によって制御されており、かかる制御装置６０は、受光量測定部７３および調整量算出部７４とともに位置検出部５０を構成する座標データ取得部５５を有している。従って、本形態において、位置検出部５０は、制御用ＩＣ７０（第１制御用ＩＣ７０Ａおよび第２制御用ＩＣ７０Ｂ）の受光量測定部７３および調整量算出部７４と、上位の制御装置６０（パーソナルコンピューター）の座標データ取得部５５とによって構成されている。なお、光学式位置検出装置１０において、光源部１２に対する駆動電流値を制御するにあたっては、電圧変調やパルス幅変調が行われる。
【００４４】
本形態では、光源部１２として、互いに離間した位置に配置された第１光源部１２Ａと第２光源部１２Ｂとを有している。従って、座標データ取得部５５は、第１光源部１２Ａに対する駆動結果に基づいて、第１光源部１２Ａの放射中心に対する対象物体Ｏｂの角度位置（Ｘ軸方向およびＹ軸方向の位置）を検出する第１角度位置検出部５５１と、第２光源部１２Ｂに対する駆動結果に基づいて、第２光源部１２Ｂの放射中心に対する対象物体Ｏｂの角度位置（Ｘ軸方向およびＹ軸方向の位置）を検出する第２角度位置検出部５５２とを有している。また、座標データ取得部５５は、第１角度位置検出部５５１で得られた対象物体Ｏｂの角度位置と、第２角度位置検出部５５２で得られた対象物体Ｏｂの角度位置とに基づいて対象物体ＯｂのＸＹ座標データを確定する座標データ確定部５５３を備えている。
【００４５】
また、座標データ取得部５５は、第１光源部１２Ａに対する駆動結果に基づいて、対象物体ＯｂのＺ軸方向の位置を検出する第１Ｚ軸方向位置検出部５５６と、第２光源部１２Ｂに対する駆動結果に基づいて、対象物体ＯｂのＺ軸方向の位置を検出する第２Ｚ軸方向位置検出部５５７とを有している。従って、座標データ確定部５５３は、第１角度位置検出部５５１で得られた対象物体Ｏｂの角度位置、第２角度位置検出部５５２で得られた対象物体Ｏｂの角度位置、第１Ｚ軸方向位置検出部５５６で得られた対象物体ＯｂのＺ軸方向の位置、第２Ｚ軸方向位置検出部５５７で得られた対象物体ＯｂのＺ軸方向の位置に基づいて、対象物体ＯｂのＸＹＺ軸方向における対象物体Ｏｂの位置を確定する。
【００４６】
なお、本形態では、第１受発光ユニット１５Ａおよび第２受発光ユニット１５Ｂに対して１対１の関係をもって２つの制御用ＩＣ７０（第１制御用ＩＣ７０Ａ、第２制御用ＩＣ７０Ｂ）を用いたが、制御用ＩＣ７０を多チャンネル化し、１つの制御用ＩＣ７０によって第１受発光ユニット１５Ａおよび第２受発光ユニット１５Ｂを駆動してもよい。
【００４７】
（点灯動作および光強度分布の説明）
図７は、本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置１０において発光素子１２０が点灯した際に形成される光強度分布の説明図であり、図７（ａ）、（ｂ）は、ＸＹ平面内における対象物体Ｏｂの位置（角度方向）の検出に用いる光強度分布の説明図、およびＺ軸における対象物体Ｏｂの位置の検出に用いる光強度分布の説明図である。図８は、図３に示す受発光ユニットからＺ軸方向位置検出用検出光が出射される様子を示す説明図であり、第３期間に検出光Ｌ２（Ｚ軸方向位置検出用第１検出光Ｌ２g）が出射される様子を示す説明図、および第４期間に検出光Ｌ２（Ｚ軸方向位置検出用第２検出光Ｌ２h）が出射される様子を示す説明図である。
【００４８】
本形態の光学式位置検出装置１０において、ＸＹ平面内における対象物体Ｏｂの位置（角度方向）を検出する際、図６（ａ）に示す光源駆動部５１は、図６（ｂ）に示すように、第１期間（第１点灯動作時）では、第１光源部１２Ａの第１発光素子１２１に駆動パルスを印加し、第２期間（第２点灯動作時）では、第１光源部１２Ａの第４発光素子１２４に第１発光素子１２１に印加する駆動パルスと逆相の駆動パルスを印加する。かかる第１期間では、第１発光素子１２１が点灯し、他の発光素子が消灯状態にあるので、図４（ａ）に示すように、第１光源部１２Ａの第1光源モジュール１２６から第１検出光Ｌ２e（ＸＹ座標検出用第１検出光Ｌ２e）が出射され、検出対象空間１０Ｒには第１光強度分布ＬＩＤ1が形成される。かかる第１光強度分布ＬＩＤ1は、図４（ａ）の矢印および図７（ａ）の点線Ｅ１によって光強度を示すように、第１検出光Ｌ２sの放射角度範囲において、ライトガイドＬＧの一方の端部ＬＧ１に対応する角度方向から他方の端部ＬＧ２に対応する角度方向に向けて強度が単調に低下する強度分布である。
【００４９】
また、第２期間では、第４発光素子１２４が点灯し、他の発光素子が消灯状態にあるので、図４（ｂ）に示すように、第１光源部１２Ａの第２光源モジュール１２７から第２検出光Ｌ２t（ＸＹ座標検出用第２検出光Ｌ２f）が出射され、検出対象空間１０Ｒには第２光強度分布ＬＩＤ2が形成される。かかる第２光強度分布ＬＩＤ2は、図４（ｂ）の矢印および図７（ａ）の一点鎖線Ｅ２によって光強度を示すように、第２検出光Ｌ２tの放射角度範囲において、ライトガイドＬＧの他方の端部ＬＧ２に対応する角度方向から一方の端部ＬＧ１に対応する角度方向に向けて強度が単調に低下する強度分布である。
【００５０】
また、本形態の光学式位置検出装置１０において、Ｚ軸方向における対象物体Ｏｂの位置を検出する際、図６（ａ）に示す光源駆動部５１は、図６（ｂ）に示すように、第３期間（第３点灯動作時）では、第１光源モジュール１２６の第１発光素子１２１および第２発光素子１２２に駆動パルスを印加し、第４期間（第４点灯動作時）では、第２光源モジュール１２７の第３発光素子１２３および第４発光素子１２４に逆相の駆動パルスを印加する。かかる第３期間では、第１発光素子１２１および第２発光素子１２２が点灯し、他の発光素子が消灯状態にあるので、図８（ａ）に示すように、第１光源部１２Ａの第1光源モジュール１２６から第１検出光Ｌ２s（Ｚ軸方向位置検出用第１検出光Ｌ２g）が出射され、検出対象空間１０Ｒには第３光強度分布ＬＩＤ3が形成される。かかる第３光強度分布ＬＩＤ3は、図８（ａ）の矢印および図７（ａ）の実線Ｆ１によって光強度を示すように、第１検出光Ｌ２sの放射角度範囲において、ライトガイドＬＧの一方の端部ＬＧ１に対応する角度方向から他方の端部ＬＧ２に対応する角度方向に向けて強度が一定である。但し、図７（ｂ）に模式的に示すように、第３光強度分布ＬＩＤ3では、Ｚ軸方向において光強度が変化している。
【００５１】
また、第４期間では、第３発光素子１２３および第４発光素子１２４が点灯し、他の発光素子が消灯状態にあるので、図８（ｂ）に示すように、第１光源部１２Ａの第２光源モジュール１２７から第２検出光Ｌ２t（Ｚ軸方向位置検出用第２検出光Ｌ２h）が出射され、検出対象空間１０Ｒには第４光強度分布ＬＩＤ4が形成される。かかる第４光強度分布ＬＩＤ4は、図８（ｂ）の矢印および図７（ａ）の実線Ｆ２によって光強度を示すように、第２検出光Ｌ２tの放射角度範囲において、ライトガイドＬＧの一方の端部ＬＧ１に対応する角度方向から他方の端部ＬＧ２に対応する角度方向に向けて強度が一定である。但し、図７（ｂ）に模式的に示すように、第４光強度分布ＬＩＤ4では、Ｚ軸方向において光強度が変化している。
【００５２】
なお、第１光源部１２Ａに対する駆動の後は、第２光源部１２Ｂが駆動される。かかる第２光源部１２Ｂにおいて、各発光素子１２０を順次点灯させる際も、第１光源部１２Ａにおいて各発光素子１２０を順次点灯させた際と同様、検出対象空間１０Ｒには、第１光強度分布ＬＩＤ1、第２光強度分布ＬＩＤ2、第３光強度分布ＬＩＤ3、および第４光強度分布ＬＩＤ4が順次形成される。
【００５３】
（ＸＹ座標（角度位置）の検出原理）
図９は、本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置１０におけるＸＹ座標（角度位置）の検出原理を示す説明図であり、図９（ａ）、（ｂ）は、対象物体が存在する位置情報（方位情報）を取得する方法の説明図、および対象物体ＯｂのＸＹ座標データを取得する原理を示す説明図である。
【００５４】
本形態の光学式位置検出装置１０において、第１光源部１２Ａの第１光源モジュール１２６によって、第１期間に第１光強度分布ＬＩＤ1を形成した際、検出光Ｌ２の照射方向と、検出光Ｌ２の強度とは、図７（ａ）に点線Ｅ１で示す直線関係にある。また、第１光源部１２Ａの第２光源モジュール１２７によって、第２期間に第２光強度分布ＬＩＤ2を形成した際、検出光Ｌ２の照射方向と、検出光Ｌ２の強度とは、図７（ａ）に一点鎖線Ｅ２で示す直線関係にある。ここで、図９に示すように、第１光源部１２Ａの中心ＰＥ（第１光源モジュール１２６の中心／検出光Ｌ２の放射中心位置）からみて角度θの方向に対象物体Ｏｂが存在するとする。この場合、第１光強度分布ＬＩＤ1を形成したとき、対象物体Ｏｂが存在する位置での検出光Ｌ２の強度はＩＮＴ1となる。これに対して、第２光強度分布ＬＩＤ2を形成したとき、対象物体Ｏｂが存在する位置での検出光Ｌ２の強度はＩＮＴ2となる。従って、第１光強度分布ＬＩＤ1を形成した際の第１受光部１３Ａでの受光強度と、第２光強度分布ＬＩＤ2を形成した際の第１受光部１３Ａでの受光強度とを比較して、強度ＩＮＴ1、ＩＮＴ2の関係を求めれば、図９に示すように、第１光源部１２Ａの中心ＰＥを基準に対象物体Ｏｂが位置する方向の角度θ（角度θ１／角度位置）を求めることができる。
【００５５】
かかる原理を利用して、対象物体Ｏｂの角度位置（角度θ１）を検出するにあたって、本形態では、第１光源部１２Ａにおいて、第１光源モジュール１２６によって第１光強度分布ＬＩＤ1を形成した際の第１受光部１３Ａでの受光強度と、第２光源モジュール１２７によって第２光強度分布ＬＩＤ2を形成した際の第１受光部１３Ａでの受光強度とが等しくなるように、第１発光素子１２１に対する第１駆動電流値、および第２発光素子１２２に対する第２駆動電流値を調整する。ここで、第１光源部１２Ａからの検出光Ｌ２の出射強度は、第１発光素子１２１に対する第１駆動電流値、および第２発光素子１２２に対する第２駆動電流値に比例する。従って、第１発光素子１２１に対する第１駆動電流値、および第４発光素子１２４に対する第２駆動電流値を調整した後の第１駆動電流値と第２駆動電流値との比や差、あるいは駆動電流値を調整した際の調整量の比や差から対象物体Ｏｂが位置する方向の角度θ（角度θ１）を求めることができる。
【００５６】
より具体的には、まず、図６（ａ）に示す第１制御用ＩＣ７０Ａの光源駆動部５１は、第１期間において第１点灯動作として第１発光素子１２１を点灯させて第１光強度分布ＬＩＤ1を形成した後、第２期間において第２点灯動作として第４発光素子１２４を点灯させて第２光強度分布ＬＩＤ2を形成する。この際、第１光強度分布ＬＩＤ1と第２光強度分布ＬＩＤ2とは強度変化の向きは逆向きであるが、強度レベルは同一である。そして、図６（ａ）に示す位置検出部５０の調整量算出部７４は、第１点灯動作時の第１受光部１３Ａの受光強度ＩＮＴ1と、第２点灯動作時の第１受光部１３Ａの受光強度ＩＮＴ2とを比較する。その結果、第１点灯動作時の第１受光部１３Ａの受光強度ＩＮＴ1と、第２点灯動作時の第１受光部１３Ａの受光強度ＩＮＴ2とが等しければ、対象物体Ｏｂの角度位置は０°である。
【００５７】
これに対して、受光強度ＩＮＴ1、ＩＮＴ2が相違している場合、第１点灯動作時の第１受光部１３Ａの受光強度ＩＮＴ1と、第２点灯動作時の第１受光部１３Ａの受光強度ＩＮＴ2とが等しくなるように、第１発光素子１２１に対する第１駆動電流値、および第２発光素子１２２に対する第２駆動電流値を調整する。そして、再度、第１点灯動作と第２点灯動作とを行った際に、第１点灯動作時の第１受光部１３Ａの受光強度ＩＮＴ1と、第２点灯動作時の第１受光部１３Ａの受光強度ＩＮＴ2とが等しければ、図６（ａ）に示す第１角度位置検出部５５１は、かかる調整を行った後の第１発光素子１２１および第２発光素子１２２に対する駆動電流の比や差、あるいは駆動電流の調整量の比や差から対象物体Ｏｂが位置する方向の角度θ（角度θ１）を求める（図９参照）。
【００５８】
かかる動作を第２光源部１２Ｂにおいても行えば、図６（ａ）に示す第２角度位置検出部５５２は、第２光源部１２Ｂの中心ＰＥを基準に対象物体Ｏｂが位置する方向の角度θ（角度θ２／角度位置）を求めることができる。従って、図６（ａ）に示す座標データ確定部５５３は、第１角度位置検出部５５１で検出した角度位置（角度θ１の方向）と、第２角度位置検出部５５２で検出した角度位置（角度θ２の方向）の交点に相当する位置を対象物体Ｏｂが位置するＸＹ座標データとして取得することができる（図９参照）。
【００５９】
（ＸＹ座標（角度位置）の具体的な検出動作）
図１０は、本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置１０における位置検出動作を示す説明図であり、図１０（ａ）、（ｂ）は、ＸＹ座標（角度位置）の検出動作を示す説明図、およびＺ軸方向における対象物体Ｏｂの位置（Ｚ軸方向の位置）の検出動作を示す説明図である。なお、図１０には、環境光等、対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ２以外の光の存在については省略してある。
【００６０】
まず、本形態の光学式位置検出装置１０において、対象物体ＯｂのＸＹ座標（角度位置）を検出するには、まず、図１０（ａ）に示す期間Ｔ１１において、対象物体Ｏｂが検出対象空間１０Ｒに存在しないデフォルト状態で、第１期間および第２期間では、第１発光素子１２１に対する第１駆動電流値、および第４発光素子１２４に対する第２駆動電流値を各々、初期設定値にして、発光素子１２０を順次点灯させる。その際の受光部１３での受光強度はゼロである。
【００６１】
次に、期間Ｔ１２において対象物体Ｏｂが検出対象空間１０Ｒに出現すると、受光部１３は、対象物体Ｏｂで反射した反射光Ｌ３を受光する。ここで、受光部１３での受光強度が第１期間と第２期間とで等しい場合、対象物体Ｏｂの角度位置が０°であるとわかる。
【００６２】
これに対して、期間Ｔ１３のように、受光部１３の受光強度が第１期間と第２期間とで異なる場合、期間Ｔ１４のように、受光部１３での受光強度が第１期間と第２期間とで等しくなるように、第１期間に供給する第１駆動電流値および第２期間に供給する第２駆動電流値を調整する。そして、受光部１３での受光強度が第１期間と第２期間とで等しくなったとき、第１駆動電流値に対する調整量ΔＩ1と第２駆動電流値に対する調整量ΔＩ2との差を用いれば、対象物体Ｏｂの角度位置を検出できる。図１０（ａ）には、期間Ｔ１４では、期間Ｔ３に比して、第１駆動電流値を増大させ、第２駆動電流値を減少させた場合を例示してある。
【００６３】
（Ｚ軸方向における対象物体Ｏｂの位置の検出原理）
本形態の光学式位置検出装置１０において、対象物体ＯｂのＺ軸方向における対象物体Ｏｂの位置を検出する場合も、ＸＹ座標（角度位置）を検出する際と同様な原理を利用する。より具体的には、図８（ａ）に示すように、第１光源部１２Ａの第１光源モジュール１２６によって、第３期間に第３光強度分布ＬＩＤ3を形成した際、Ｚ軸方向の位置と検出光Ｌ２の強度とは、図７（ｂ）に点線Ｅ３で示す関係にある。また、第１光源部１２Ａの第２光源モジュール１２７によって、第４期間に第４光強度分布ＬＩＤ4を形成した際、Ｚ軸方向の位置と検出光Ｌ２の強度とは、図７（ｂ）に一点鎖線Ｅ４で示す関係にある。従って、第３光強度分布ＬＩＤ3を形成したとき、対象物体Ｏｂが存在する位置での検出光Ｌ２の強度はＩＮＴ3となり、第４光強度分布ＬＩＤ4を形成したとき、対象物体Ｏｂが存在する位置での検出光Ｌ２の強度はＩＮＴ4となる。従って、第３光強度分布ＬＩＤ3を形成した際の第１受光部１３Ａでの受光強度と、第４光強度分布ＬＩＤ4を形成した際の第１受光部１３Ａでの受光強度とを比較して、強度ＩＮＴ3、ＩＮＴ4の関係を求めれば、対象物体ＯｂのＺ軸方向の位置を求めることができる。
【００６４】
かかる原理を利用して、対象物体ＯｂのＺ軸方向の位置を検出するにあたって、本形態では、第１光源部１２Ａにおいて、第１光源モジュール１２６によって第３光強度分布ＬＩＤ3を形成した際の第１受光部１３Ａでの受光強度と、第２光源モジュール１２７によって第４光強度分布ＬＩＤ4を形成した際の第１受光部１３Ａでの受光強度とが等しくなるように、第１発光素子１２１と第２発光素子１２２に対する第３駆動電流値、および第３発光素子１２３と第４発光素子１２４に対する第４駆動電流値とを調整する。ここで、第１光源部１２Ａからの検出光Ｌ２の出射強度は、第１発光素子１２１と第２発光素子１２２に対する第３駆動電流値、および第３発光素子１２３と第４発光素子１２４に対する第４駆動電流値に比例する。従って、図６（ａ）に示す第１Ｚ軸方向位置検出部５５６は、第１発光素子１２１と第２発光素子１２２に対する第３駆動電流値、および第３発光素子１２３と第４発光素子１２４に対する第４駆動電流値を調整した後の第３駆動電流値と第４駆動電流値との比や差、あるいは駆動電流値を調整した際の調整量の比や差から対象物体ＯｂのＺ軸方向の位置を求めることができる。なお、第３駆動電流値は、第１発光素子１２１と第２発光素子１２２に供給する駆動電流の和であり、第４駆動電流値は、第３発光素子１２３と第４発光素子１２４に供給する駆動電流の和である。
【００６５】
かかる動作を第２光源部１２Ｂにおいても行えば、図６（ａ）に示す第２Ｚ軸方向位置検出部５５７は、第１発光素子１２１と第２発光素子１２２に対する第３駆動電流値、および第３発光素子１２３と第４発光素子１２４に対する第４駆動電流値を調整した後の第３駆動電流値と第４駆動電流値との比や差、あるいは駆動電流値を調整した際の調整量の比や差から対象物体ＯｂのＺ軸方向の位置を求めることができる。従って、図６（ａ）に示す座標データ取得部５５は、対象物体ＯｂのＸＹ座標データに加えて、対象物体ＯｂのＺ軸方向の位置データを取得することができる。なお、本形態においては、第１光源部１２Ａを駆動した際のＺ軸方向の位置データ、および第２光源部１２Ｂを駆動した際のＺ軸方向の位置データが得られることから、座標データ取得部５５は、これら２つの位置データの平均、あるいは、対象物体ＯｂのＸＹ座標データに基づいて２つの位置データのうちの一方を対象物体ＯｂのＺ軸方向の位置として確定する。
【００６６】
（Ｚ軸方向の位置の検出動作）
図１１は、本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置１０におけるＺ軸方向の位置検出動作を示す説明図であり、図１１（ａ）は、対象物体ＯｂのＺ軸方向の位置と調整量の差との関係を示すグラフであり、図１１（ｂ）〜（ｄ）は、対象物体Ｏｂと視認面構成部材４０との位置関係を示す説明図である。なお、図１１（ｅ）は、第１検出光のＺ軸方向の出射角度範囲と第２検出光のＺ軸方向の出射角度範囲が等しい場合の説明図である。なお、図１１（ｂ）〜（ｄ）には、第１検出光および第２検出光のうち、光強度が比較的高い部分をグレー領域で示してある。
【００６７】
本形態の光学式位置検出装置１０において、対象物体ＯｂのＺ軸方向の位置を検出するには、まず、図１０（ｂ）に示す期間Ｔ２１において、対象物体Ｏｂが検出対象空間１０Ｒに存在しないデフォルト状態で、第３期間および第４期間において、第１発光素子１２１と第２発光素子１２２に対する第３駆動電流値、および第３発光素子１２３と第４発光素子１２４に対する第４駆動電流値を各々、初期設定値にして発光素子１２０を順次点灯させる。その結果、受光部１３での受光強度はゼロである。
【００６８】
次に、期間Ｔ２２において対象物体Ｏｂが検出対象空間１０Ｒに出現すると、受光部１３は、対象物体Ｏｂで反射した反射光Ｌ３を受光する。ここで、受光部１３での受光強度が第３期間と第４期間とで等しい場合、対象物体Ｏｂが、図７（ｂ）の位置Ｚｍに位置することがわかる。
【００６９】
これに対して、期間Ｔ２３のように、受光部１３の受光強度が第３期間と第４期間とで異なる場合、期間Ｔ２４のように、受光部１３での受光強度が第３期間と第４期間とで等しくなるように、第３期間に供給する第３駆動電流値および第４期間に供給する第４駆動電流値を調整する。そして、受光部１３での受光強度が第３期間と第４期間とで等しくなったとき、第３駆動電流値に対する調整量ΔＩ3と第４駆動電流値に対する調整量ΔＩ4との差を用いれば、対象物体ＯｂのＺ軸方向の位置を検出できる。図１０（ｂ）には、期間Ｔ２４では、期間Ｔ２３に比して、第３駆動電流値を増大させ、第４駆動電流値を減少させた場合を例示してある。
【００７０】
このようにして対象物体ＯｂのＺ軸方向の位置を検出すれば、図１１に示すように、視認面構成部材４０と対象物体Ｏｂの位置を検出することができる。すなわち、対象物体Ｏｂが、図１１（ｂ）に示す位置から図１１（ｃ）に示す位置を経て図１１（ｄ）に示す位置まで移動した場合、第３駆動電流値に対する調整量ΔＩ3と第４駆動電流値に対する調整量ΔＩ4との差（ΔＩ3−ΔＩ4）は、図１１（ａ）に模式的に示すように変化する。従って、視認面４１に対する対象物体ＯｂのＸＹ面内における指示位置（ＸＹ座標データ）によって情報を入力しようとした場合、図６（ａ）に示す制御装置６０は、図１１（ａ）に領域Ｚｃで示すように、調整量の差（ΔＩ3−ΔＩ4）が大きいとき、対象物体Ｏｂによる情報入力が行われない状態と判定することができる。次に、図６（ａ）に示す制御装置６０は、図１１（ａ）に領域Ｚｂで示すように、調整量の差（ΔＩ3−ΔＩ4）が所定の範囲内になったとき、対象物体ＯｂのＸＹ座標データに基づいて、入力情報を予め判定することができる。そして、図６（ａ）に示す制御装置６０は、図１１（ｃ）に領域Ｚａで示すように、調整量の差（ΔＩ3−ΔＩ4）が所定の閾値より小さくなったとき、対象物体ＯｂのＸＹ座標データに対応する入力情報が確定したものと判定することができる。
【００７１】
その際、本形態では、第１光源モジュール１２６からの第１検出光Ｌ２sのＺ軸方向の出射角度範囲θz1は、第２光源モジュール１２７からの第２検出光Ｌ２tのＺ軸方向の出射角度範囲θz2より狭い。このため、図１１（ｅ）に示すように、第１光源モジュール１２６からの第１検出光Ｌ２sのＺ軸方向の出射角度範囲θz1と第２光源モジュール１２７からの第２検出光Ｌ２tのＺ軸方向の出射角度範囲θz2とが広い場合に比して、本形態では、第１検出光Ｌ２sと第２検出光Ｌ２tとの重なり部分が小さい。それ故、本形態によれば、図１１（ｅ）に示す形態より、図１１（ａ）に示すグラフにおいて、対象物体ＯｂがＺ軸方向に一定の距離変位した場合の調整量の差の変化が大である。それ故、対象物体ＯｂのＺ軸方向の位置を確実に検出することができる。
【００７２】
（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において、光源部１２は、検出光Ｌ２を放射状に出射するとともに、検出光Ｌ２の放射角度範囲において一方側から他方側に向かって強度が変化する光強度分布（第１光強度分布ＬＩＤ1および第２光強度分布ＬＩＤ2）を形成し、受光部１３は、光強度分布が形成された検出対象空間１０Ｒに位置する対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ２を受光する。ここで、対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ２の強度は、光強度分布において対象物体Ｏｂが位置する箇所での強度に比例するので、受光部１３での受光強度は、対象物体Ｏｂの位置に対応する。従って、位置検出部５０は、受光部１３での受光強度に基づいて対象物体Ｏｂの位置を検出することができる。かかる方式によれば、光源部１２から放射状に出射された検出光Ｌ２の光強度分布を利用するので、広い空間にわたって光強度分布を形成することができ、検出対象空間１０Ｒが広い。
【００７３】
また、本形態の光学式位置検出装置１０において、第１光源モジュール１２６および第２光源モジュール１２７は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向より規定される仮想面に沿うようにＸＹ座標検出用の第１検出光Ｌ２sおよび第２検出光Ｌ２tを出射し、受光部１３は、検出光出射空間（検出対象空間１０Ｒ）に位置する対象物体Ｏｂで反射した検出光を受光する。従って、位置検出部５０は、受光部１３での受光強度に基づいてＸＹ平面内における対象物体Ｏｂの角度方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向における対象物体Ｏｂの位置）を検出することができる。その際、第１検出光Ｌ２sおよび第２検出光Ｌ２tは、放射状に出射されるため、検出対象空間全体に十分な強度で検出光Ｌ２を出射することができる。それ故、Ｘ軸方向およびＹ軸方向における検出対象空間１０Ｒが広い。
【００７４】
また、本形態の光学式位置検出装置１０では、第１光源モジュール１２６と第２光源モジュール１２７とは、Ｚ軸方向で離間した位置からＺ軸方向位置検出用の第１検出光Ｌ２sおよび第２検出光Ｌ２tを出射するため、位置検出部５０は、受光部１３での受光強度に基づいてＺ軸方向における対象物体Ｏｂの位置を検出することができる。その際、第１検出光Ｌ２sおよび第２検出光Ｌ２tは、放射状に出射されるため、検出対象空間１０Ｒ全体に十分な強度で検出光Ｌ２を出射することができる。それ故、本形態によれば、Ｘ軸方向およびＹ軸方向で広い検出対象空間１０Ｒにおいて、Ｚ軸方向における対象物体Ｏｂの位置を検出することもできる。
【００７５】
また、本形態において、Ｚ軸方向の位置を検出する際の第１検出光Ｌ２sのＺ軸方向における出射角度範囲が、Ｚ軸方向の位置を検出する際の第２検出光Ｌ２tのＺ軸方向における出射角度範囲より狭い。従って、第１光源モジュール１２６と第２光源モジュール１２７とのＺ軸方向における離間距離が狭い場合でも、第１検出光Ｌ２sと第２検出光Ｌ２tとのＺ軸方向における重なり部分を狭くすることができる。従って、第１光源モジュール１２６と第２光源モジュール１２７とのＺ軸方向における離間距離が狭い場合でも、Ｚ軸方向における対象物体Ｏｂの位置を確実に検出することができる。
【００７６】
本発明において、位置検出部５０は、受光部１３での第１検出光Ｌ２sの受光強度と第２検出光Ｌ２tの受光強度との比較結果に基づいて対象物体Ｏｂの位置を検出する。このため、外光等の環境光等の影響を排除することができる。また、受光部１３での第１検出光Ｌ２sの受光強度と第２検出光Ｌ２tの受光強度との比較結果に基づいて対象物体Ｏｂの位置を検出するにあたって、本形態では、第１期間と第２期間とにおいて受光部１３での第１検出光Ｌ２sの受光強度と第２検出光Ｌ２tの受光強度とが等しくなった際の第１駆動電流値と第２駆動電流値との比較結果を用いて対象物体ＯｂのＸＹ座標データを検出する。また、第３期間と第４期間とにおいて受光部１３での第１検出光Ｌ２sの受光強度と第２検出光Ｌ２tの受光強度とが等しくなった際の第３駆動電流値と第４駆動電流値との比較結果を用いてＺ軸方向の対象物体Ｏｂの位置を検出する。それ故、受光部１３の感度が変化しても、対象物体Ｏｂの位置を精度よく検出することができる。
【００７７】
また、第１光源モジュール１２６および第２光源モジュール１２７はいずれも、発光素子１２０とライトガイドＬＧとを備えている。このため、発光素子１２０が出射した検出光Ｌ２を、ライトガイドＬＧを介して出射するので、光強度が連続的に変化する光強度分布を形成することができる。また、少ない数の発光素子１２０によって、対象物体のＸＹ座標データおよびＺ軸方向の位置を検出することができるという利点がある。
【００７８】
［実施の形態２］
（受発光ユニットの構成）
図１２は、本発明の実施の形態２に係る光学式位置検出装置１０の受発光ユニットの説明図である。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。
【００７９】
実施の形態１では、光源部１２にライトガイドＬＧを用いたが、本形態では、ライトガイドを用いずに、実施の形態１と同様な原理で対象物体ＯｂのＸＹ座標を検出する。より具体的には、図１２に示すように、本形態の光学式位置検出装置１０の光源部１２（第１光源部１２Ａおよび第２光源部１２Ｂ）はいずれも、周方向に配列された複数の発光素子１２０と、複数の発光素子１２０が実装された帯状のフレキシブル基板１８０と、長さ方向（円周方向）で湾曲した形状をもって延在する凸曲面１５５を備えた扇形形状あるいは半円形状の光源支持部材１５０とを備えている。本形態において、凸曲面１５５は、その長さ方向（円周方向）で円弧形状に湾曲した形状を有している。
【００８０】
本形態においては、フレキシブル基板１８０として、帯状の第１フレキシブル基板１８１と、第１フレキシブル基板１８１に対して幅方向（Ｚ軸方向）で並列する帯状の第２フレキシブル基板１８２とが用いられている。このため、第１フレキシブル基板１８１と、第１フレキシブル基板１８１の長手方向に実装された発光素子１２０（第１検出光出射用発光素子１２８）とによって第１光源モジュール１２６が構成されている。また、第２フレキシブル基板１８２と、第２フレキシブル基板１８２の長手方向に実装された発光素子１２０（第２検出光出射用発光素子１２９）とによって第２光源モジュール１２７が構成されている。本形態においても、実施の形態１と同様、発光素子１２０にはいずれも、ＬＥＤが用いられている。
【００８１】
また、２つの光源部１２（第１光源部１２Ａおよび第２光源部１２Ｂ）のいずれにおいても、光源支持部材１５０は、第１光源支持部材１５１と第２光源支持部材１５２とがＺ軸方向で重ねられた構造になっており、第１光源支持部材１５１と第２光源支持部材１５２とはＺ軸方向で互いに対称な構成を有している。第１光源支持部材１５１は、凸曲面１５５の下半部を構成する円弧状の凸曲面１５５ａと、凸曲面１５５ａにおいて第２光源支持部材１５２が位置する側とは反対側の端部で凸曲面１５５ａから突出する扇形形状あるいは半円形状の鍔部１５６ａとを備えており、凸曲面１５５ａに第１フレキシブル基板１８１が重ねて配置されている。第２光源支持部材１５２は、凸曲面１５５の上半部を構成する円弧状の凸曲面１５５ｂと、凸曲面１５５ｂにおいて第１光源支持部材１５１が位置する側とは反対側の端部で凸曲面１５５ｂから突出する扇形形状あるいは半円形状の鍔部１５６ｂとを備えており、凸曲面１５５ｂに第２フレキシブル基板１８２が重ねて配置されている。ここで、第１フレキシブル基板１８１と第２フレキシブル基板１８２とによってＺ軸方向で挟まれた部分は透光性の導光部１５８になっており、かかる導光部１５８の奥に受光部１３の受光素子１３０が配置されている。
【００８２】
かかる構成の第１光源モジュール１２６では、第１フレキシブル基板１８１において発光素子１２０が実装されている面側によって第１光出射部１２６ａが構成され、第１光源モジュール１２６は、第１光出射部１２６ａの周方向に第１検出光Ｌ２sを出射する。また、第２光源モジュール１２７では、第２フレキシブル基板１８２において発光素子１２０が実装されている面側によって第２光出射部１２７ａが構成され、第２光源モジュール１２７は、第２光出射部１２７ａの周方向に第２検出光Ｌ２tを出射する。
【００８３】
（光源駆動部５１の構成）
図１３は、本発明の実施の形態２に係る光学式位置検出装置１０の電気的構成等を示す説明図であり、図１３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、制御用ＩＣの構成を示す説明図、光源駆動部５１の駆動電流バランス調整回路の説明図、および別の駆動電流バランス調整回路の説明図である。
【００８４】
図１３（ａ）に示すように、本形態の光学式位置検出装置１０において、光源駆動部５１は駆動電流バランス調整回路７８０を備えており、発光素子１２０を駆動する際、光源駆動部５１は、駆動電流バランス調整回路７８０を介して発光素子１２０を駆動する状態と、駆動電流バランス調整回路７８０を介さずに発光素子１２０を駆動する状態とに切り換わる。駆動電流バランス調整回路７８０は、対象物体Ｏｂの角度位置を検出する際、複数の発光素子１２０の各々に供給する駆動電流のバランスを調整して、複数の発光素子１２０の各々の発光強度のバランスを調整する。かかる駆動電流バランス調整回路７８０は、例えば、図１３（ｂ）に示すように、複数の発光素子１２０の各々に抵抗Ｒ1、Ｒ2・・Ｒnが直列に接続された抵抗回路として構成され、抵抗Ｒ1、Ｒ2・・Ｒnの各抵抗値を最適化することにより、複数の発光素子１２０の各々の発光強度のバランスを調整することができる。また、駆動電流バランス調整回路７８０は、図１３（ｃ）に示すように、複数の発光素子１２０の各々に抵抗Ｒ1、Ｒ2・・Ｒnが並列に接続された抵抗回路として構成することができ。この場合も、抵抗Ｒ1、Ｒ2・・Ｒnの各抵抗値を最適化することにより、複数の発光素子１２０の各々の発光強度のバランスを調整することができる。
【００８５】
（位置検出動作）
図１４は、本発明の実施の形態２に係る光学式位置検出装置１０において、対象物体Ｏｂの角度位置を検出する際に光源部１２から出射される検出光Ｌ２の説明図であり、図１４（ａ）、（ｂ）は、第１期間に出射される第１検出光Ｌ２s（ＸＹ座標検出用第１検出光Ｌ２e）の説明図、および第２期間に出射される第２検出光Ｌ２t（ＸＹ座標検出用第２検出光Ｌ２f）の説明図である。図１５は、本発明の実施の形態２に係る光学式位置検出装置１０において、Ｚ軸方向の対象物体Ｏｂの位置を検出する際に光源部１２から出射される検出光Ｌ２の説明図であり、図１５（ａ）、（ｂ）は、第３期間に出射される第１検出光Ｌ２s（Ｚ軸方向位置検出用第１検出光Ｌ２g）の説明図、および第４期間に出射される第２検出光Ｌ２t（Ｚ軸方向位置検出用第２検出光Ｌ２h）の説明図である。
【００８６】
本形態の光学式位置検出装置１０において、検出対象空間１０Ｒにおける対象物体Ｏｂの位置を検出するには、第１フレキシブル基板１８１に実装されている複数の発光素子１２０（第１検出光出射用発光素子１２８）、および第２フレキシブル基板１８２に実装されている複数の発光素子１２０（第２検出光出射用発光素子１２９）の全てを異なる期間において点灯させる。
【００８７】
まず、対象物体Ｏｂの角度位置を検出する際、まず、第１期間では、複数の第１検出光出射用発光素子１２８を全て点灯させ、複数の第２検出光出射用発光素子１２９を全て消灯させる（第１点灯動作）。その際、図１４（ａ）に出射強度の高低を矢印で示すように、図１３を参照して説明した駆動電流バランス調整回路７８０によって、第１フレキシブル基板１８１の長さ方向の一方側の端部１８１ｆが位置する側から他方側の端部１８１ｅが位置する側に向かって第１検出光出射用発光素子１２８の出射強度を減少させる。従って、検出対象空間１０Ｒに出射される第１検出光Ｌ２sの第１光強度分布ＬＩＤ1では、第１フレキシブル基板１８１の長さ方向の一方側の端部１８１ｆが位置する角度方向では光強度が高く、そこから、他方側の端部１８１ｅが位置する角度方向に向かって光強度が連続的に低くなる。
【００８８】
これに対して、第２期間では、複数の第２検出光出射用発光素子１２９を全て点灯させ、複数の第１検出光出射用発光素子１２８を全て消灯させる（第２点灯動作）。その際、図１４（ｂ）に出射強度の高低を矢印で示すように、第２フレキシブル基板１８２の長さ方向の他方側の端部１８２ｅが位置する側から一方側の端部１８２ｆが位置する側に向かって第２検出光出射用発光素子１２９の出射強度を減少させる。従って、検出対象空間１０Ｒに出射される第２検出光Ｌ２tの第２光強度分布ＬＩＤ2では、第２フレキシブル基板１８２の長さ方向の他方側の端部１８２ｅが位置する角度方向では光強度が高く、そこから、一方側の端部１８２ｆが位置する角度方向に向かって光強度が連続的に低くなる。
【００８９】
それ故、第１点灯動作および第２点灯動作を第１光源部１２Ａおよび第２光源部１２Ｂの各々において実行すれば、実施の形態１と同様な原理で対象物体Ｏｂの位置（ＸＹ座標）を検出することができる。その際、複数の第１検出光出射用発光素子１２８に供給する駆動電流の和を第１駆動電流値とし、複数の第２検出光出射用発光素子１２９に供給する駆動電流の和を第２駆動電流値とする。
【００９０】
また、Ｚ軸方向における対象物体Ｏｂの角度位置を検出する際、まず、第３期間では、複数の第１検出光出射用発光素子１２８を全て点灯させ、複数の第２検出光出射用発光素子１２９を全て消灯させる（第３点灯動作）。その際、図１３を参照して説明した駆動電流バランス調整回路７８０を介さずに第１検出光出射用発光素子１２８を駆動する。従って、図１５（ａ）に出射強度の高低を矢印で示すように、第１フレキシブル基板１８１の長さ方向の一方側の端部１８１ｆが位置する側から他方側の端部１８１ｅが位置する側に向かって第１検出光出射用発光素子１２８の出射強度が一定である。従って、検出対象空間１０Ｒに出射される第１検出光Ｌ２sの第３光強度分布ＬＩＤ3では、第１フレキシブル基板１８１の長さ方向の一方側の端部１８１ｆが位置する角度方向から他方側の端部１８１ｅが位置する角度方向に向かって光強度が一定である。
【００９１】
これに対して、第４期間では、複数の第２検出光出射用発光素子１２９を全て点灯させ、複数の第１検出光出射用発光素子１２８を全て消灯させる（第４点灯動作）。その際、図１３を参照して説明した駆動電流バランス調整回路７８０を介さずに第２検出光出射用発光素子１２９を駆動する。従って、図１５（ｂ）に出射強度の高低を矢印で示すように、第１フレキシブル基板１８１の長さ方向の一方側の端部１８１ｆが位置する側から他方側の端部１８１ｅが位置する側に向かって第２検出光出射用発光素子１２９の出射強度が一定である。従って、検出対象空間１０Ｒに出射される第２検出光Ｌ２tの第４光強度分布ＬＩＤ4では、第１フレキシブル基板１８１の長さ方向の一方側の端部１８１ｆが位置する角度方向から他方側の端部１８１ｅが位置する角度方向に向かって光強度が一定である。
【００９２】
それ故、第３点灯動作および第４点灯動作を第１光源部１２Ａおよび第２光源部１２Ｂの各々において実行すれば、実施の形態１と同様な原理でＺ軸方向の対象物体Ｏｂの位置を検出することができる。その際、複数の第１検出光出射用発光素子１２８に供給する駆動電流の和を第３駆動電流値とし、複数の第２検出光出射用発光素子１２９に供給する駆動電流の和を第４駆動電流値とする。
【００９３】
かかる構成によれば、第１光源モジュール１２６および第２光源モジュール１２７からＸ軸方向およびＹ軸方向で遠く離間した位置まで検出光（第１検出光Ｌ２sおよび第２検出光Ｌ２t）を出射することができる。それ故、Ｘ軸方向およびＹ軸方向における検出対象空間１０Ｒをより広くすることができる。
【００９４】
（検出光のＺ軸方向における出射角度範囲）
図１６は、本発明の実施の形態２に係る光学式位置検出装置１０に用いた発光素子１２０の説明図であり、図１６（ａ）、（ｂ）は、第２光源モジュール１２６に用いた発光素子１２０の説明図、および第１光源モジュール１２６に用いた発光素子１２０の説明図である。
【００９５】
図１６（ａ）に示すように、第２光源モジュール１２７に用いた第２検出光出射用発光素子１２９は、半球状に凹んだパッケージ１２５の凹部１２５ａの底部に発光部１２０ａが位置する。このため、第２検出光出射用発光素子１２９は、視野角が比較的大であり、半値角度は±６０°である。これに対して、図１６（ｂ）に示すように、第１光源モジュール１２６に用いた第１検出光出射用発光素子１２８は、図１６（ａ）に示す発光素子と同様、半球状に凹んだパッケージ１２５の凹部１２５ａの底部に発光部１２０ａが位置するが、発光部１２０ａと重なる位置に正のパワーを有するレンズ１２０ｂが設けられている。このため、第１検出光出射用発光素子１２８は、第２検出光出射用発光素子１２９より視野角が小であり、半値角度は±１２°である。
【００９６】
このため、図１１（ｂ）〜（ｄ）に示すように、第１光源モジュール１２６からの第１検出光Ｌ２sのＺ軸方向の出射角度範囲θz1は、第２光源モジュール１２７からの第２検出光Ｌ２tのＺ軸方向の出射角度範囲θz2より狭い。従って、第１検出光Ｌ２sと第２検出光Ｌ２tとの重なり部分が小さい。それ故、本形態によれば、図１１（ｅ）に示す形態より、図１１（ａ）に示すグラフにおいて、対象物体ＯｂがＺ軸方向に一定の距離変位した場合の調整量の差の変化が大である。それ故、対象物体ＯｂのＺ軸方向の位置を確実に検出することができる。
【００９７】
［他の実施の形態］
上記実施の形態では、２つの光源部１２を用いたが、１つの光源部１２を用いて対象物体Ｏｂの位置を検出してもよい。
【００９８】
［位置検出システムの構成例］
（位置検出システム１の具体例１）
図１７は、本発明を適用した位置検出システム１の具体例１（入力機能付き表示システム）の説明図である。なお、本形態の入力機能付き表示システムにおいて、位置検出システム１および光学式位置検出装置１０の構成は、図１〜図１６を参照して説明した構成と同様であるため、共通する部分については同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。
【００９９】
上記実施の形態に係る位置検出システム１において、図１７に示すように、視認面構成部材４０として表示装置１１０を用い、かかる表示装置１１０に、図１〜図１６を参照して説明した光学式位置検出装置１０を設ければ、電子黒板やデジタルサイネージ等といった入力機能付き表示システム１００として用いることができる。ここで、表示装置１１０は、直視型表示装置や、視認面構成部材４０をスクリーンとする背面型投射型表示装置である。
【０１００】
かかる入力機能付き表示システム１００において、光学式位置検出装置１０は、表示面１１０ａ（視認面４１）に沿って検出光Ｌ２を出射するとともに、対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ２（反射光Ｌ３）を検出する。このため、表示装置１１０で表示された画像の一部に対象物体Ｏｂを接近させれば、かかる対象物体Ｏｂの位置を検出することができるので、対象物体Ｏｂの位置を画像の切り換え指示等といった入力情報として利用することができる。
【０１０１】
（位置検出システム１の具体例２）
図１８を参照して、視認面構成部材４０としてスクリーンを用い、位置機能付き投射型表示システムを構成した例を説明する。図１８は、本発明を適用した位置検出システム１の具体例２（入力機能付き表示システム／入力機能付き投射型表示システム）の説明図である。なお、本形態の位置機能付き投射型表示システムにおいて、位置検出システム１および光学式位置検出装置１０の構成は、図１〜図１６を参照して説明した構成と同様であるため、共通する部分については同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。
【０１０２】
図１８に示す入力機能付き投射型表示システム２００（入力機能付き表示システム）では、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２５０（画像生成装置）からスクリーン８０（視認面構成部材４０）に画像が投射される。かかる入力機能付き投射型表示システム２００において、画像投射装置２５０は、筐体２４０に設けられた投射レンズ系２１０からスクリーン８０に向けて画像表示光Ｐｉを拡大投射する。ここで、画像投射装置２５０は、Ｙ軸方向に対してわずかに傾いた方向から画像表示光Ｐｉをスクリーン８０に向けて投射する。従って、スクリーン８０において画像が投射されるスクリーン面８０ａによって、情報が視認される視認面４１が構成されている。
【０１０３】
かかる入力機能付き投射型表示システム２００において、光学式位置検出装置１０は、画像投射装置２５０に付加されて一体に構成されている。このため、光学式位置検出装置１０は、投射レンズ系２１０とは異なる箇所から、スクリーン面８０ａに沿って検出光Ｌ２を出射するとともに、対象物体Ｏｂで反射した反射光Ｌ３を検出する。このため、スクリーン８０に投射された画像の一部に対象物体Ｏｂを接近させれば、かかる対象物体Ｏｂの位置を検出することができるので、対象物体Ｏｂの位置を画像の切り換え指示等といった入力情報として利用することができる。
【０１０４】
なお、光学式位置検出装置１０とスクリーン８０とを一体化させれば、入力機能付きスクリーン装置を構成することができる。
【０１０５】
（位置検出システム１の他の具体例）
本発明において、視認面構成部材４０は、展示品を覆う透光部材である構成を採用することができ、この場合、視認面４１は、透光部材において展示品が配置される側とは反対側で展示品が視認される面である。かかる構成によれば、入力機能付きウインドウシステム等として構成することができる。
【０１０６】
また、視認面構成部材４０は、移動する遊技用媒体を支持する基盤である構成を採用することができ、この場合、視認面４１は、基盤において基盤と遊技用媒体との相対位置が視認される側の面である。かかる構成によれば、パチンコ台やコインゲーム等のアミューズメント機器を入力機能付きアミューズメントシステム等として構成することができる。
【符号の説明】
【０１０７】
１・・位置検出システム、１０・・光学式位置検出装置、１０Ｒ・・検出対象空間、１２・・光源部、１２Ａ・・第１光源部、１２Ｂ・・第２光源部、１３・・受光部、１３Ａ・・第１受光部、１３Ｂ・・第２受光部、４０・・視認面構成部材、４１・・視認面、５０・・位置検出部、１００・・入力機能付き表示システム、１２０・・発光素子、１２０ｂ・・レンズ、１２１・・第１発光素子（第１検出光出射用発光素子）、１２２・・第２発光素子（第１検出光出射用発光素子）、１２３・・第３発光素子（第２検出光出射用発光素子）、１２４・・第４発光素子（第２検出光出射用発光素子）、１２６・・第１光源モジュール、１２６ａ・・第１光出射部、１２７・・第２光源モジュール、１２７ａ・・第２光出射部、１２８・・第１検出光出射用発光素子、１２９・・第２検出光出射用発光素子、１３０・・受光素子、２００・・入力機能付き投射型表示システム、２５０・・画像投射装置、ＧＥ・・出射角度範囲制限用光学部材、Ｌ２e・・ＸＹ座標検出用第１検出光（第１方向・第２方向位置検出用第１検出光）、Ｌ２f・・ＸＹ座標検出用第２検出光（第１方向・第２方向位置検出用第２検出光）、Ｌ２g・・Ｚ軸方向位置検出用第１検出光（第３方向検出用第１検出光）、Ｌ２h・・Ｚ軸方向位置検出用第２検出光（第３方向検出用第２検出光）、Ｌ２s・・第１検出光、Ｌ２t・・第２検出光、Ｏｂ・・対象物体
【図１】
0005732980.tif 000002
【図２】
0005732980.tif 000003
【図３】
0005732980.tif 000004
【図４】
0005732980.tif 000005
【図５】
0005732980.tif 000006
【図６】
0005732980.tif 000007
【図７】
0005732980.tif 000008
【図８】
0005732980.tif 000009
【図９】
0005732980.tif 000010
【図１０】
0005732980.tif 000011
【図１２】
0005732980.tif 000012
【図１３】
0005732980.tif 000013
【図１４】
0005732980.tif 000014
【図１５】
0005732980.tif 000015
【図１６】
0005732980.tif 000016
【図１７】
0005732980.tif 000017
【図１８】
0005732980.tif 000018
【図１１】
0005732980.tif 000019