(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
照射光を出射する照射部と、
検出エリアに存在する対象物により前記照射光が反射することによる反射光を受光する受光部と、
前記受光部の受光結果に基づいて、前記対象物の位置検出情報を検出する検出部とを含み、
前記照射部は、
前記検出エリアが設定される対象面に対して斜め方向となる第１の面と、前記対象面に対して斜め方向となり、且つ、前記第１の面よりも前記対象面との成す角が大きい第２の面とにより規定される照射範囲で、
前記第１の面に沿う方向において第１の強度であり、前記第２の面に沿う方向において前記第１の強度よりも強度が低い第２の強度である前記照射光を出射し、
前記照射部は、
前記第１の面に沿う方向において前記第１の強度であり、前記第２の面に沿う方向において前記第２の強度である前記照射光を出射するための光源光を発生する光源部と、
前記光源部からの前記光源光を導光するライトガイドとを有し、
前記光源部は、
前記ライトガイドの一端側に前記光源光を出射する第１の光源部と、
前記ライトガイドの他端側に前記光源光を出射する第２の光源部とを有し、
前記ライトガイドは、
前記第１の面上で前記第１の光源部と前記第２の光源部とを結ぶ第１の端縁と、前記第２の面上で前記第１の光源部と前記第２の光源部とを結ぶ第２の端縁と、により規定される曲面によって構成され、
前記第１の光源部は、少なくとも１つの前記第１の光源部用の発光素子を有し、
前記第２の光源部は、少なくとも１つの前記第２の光源部用の発光素子を有することを特徴とする光学式検出装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記光源部は、
前記照射光の前記第１の面に沿う方向の強度を前記第１の強度とするための第１の光源光を発生する第１の発光素子と、
前記照射光の前記第２の面に沿う方向の強度を前記第２の強度とするための、前記第１の光源光よりも明るさが低い第２の光源光を発生する第２の発光素子とを有することを特徴とする光学式検出装置。
【請求項３】
請求項１又は２のいずれかにおいて、
前記位置検出情報に基づいて処理を行う処理部を含み、
前記処理部は、
前記対象物の前記対象面からのＺ座標位置が第１のＺ座標範囲にある場合には、前記位置検出情報に基づいてコマンド処理を行い、
前記対象物の前記対象面からのＺ座標位置が第２のＺ座標範囲にある場合には、前記位置検出情報に基づいてホバリング処理を行うことを特徴とする光学式検出装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記受光部は、
第１の受光ユニット及び第２の受光ユニットを有し、
前記第２の受光ユニットは、前記第１の受光ユニットよりも前記対象面からＺ方向において遠い位置に配置され、
前記処理部は、
前記第１の受光ユニットの受光結果に基づいて前記コマンド処理を行い、
前記第２の受光ユニットの受光結果に基づいて前記ホバリング処理を行うことを特徴とする光学式検出装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記照射部は、第１の照射ユニット及び第２の照射ユニットを有し、
前記検出部は、
前記第１の照射ユニットからの第１の照射光が前記対象物に反射されることによる第１の反射光の受光結果に基づいて、前記対象物の前記位置検出情報として第１の角度を検出し、
前記第２の照射ユニットからの第２の照射光が前記対象物に反射されることによる第２の反射光の受光結果に基づいて、前記対象物の前記位置検出情報として第２の角度を検出し、
前記第１の角度と前記第２の角度とに基づいて、前記対象物の位置を検出することを特徴とする光学式検出装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかにおいて、
前記照射部は、
前記対象面に対して画像を投影する投射型表示装置又は前記投射型表示装置の取り付け部に設けられることを特徴とする光学式検出装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の光学式検出装置を含むことを特徴とする電子機器。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれかに記載の光学式検出装置を含むことを特徴とする投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学式検出装置、電子機器及び投射型表示装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話、パーソナルコンピューター、カーナビゲーション装置、券売機、銀行の端末などの電子機器では、近年、表示部の前面にタッチパネルが配置された位置検出機能付きの表示装置が用いられる。この表示装置によれば、ユーザーは、表示部に表示された画像を参照しながら、表示画像のアイコン等をポインティングしたり、情報を入力することなどが可能になる。このようなタッチパネルによる位置検出方式としては、例えば抵抗膜方式や静電容量方式などが知られている。
【０００３】
一方、投写型表示装置（プロジェクター）やデジタルサイネージ用の表示装置では、携帯電話やパーソナルコンピューターの表示装置に比べて、その表示エリアが広いために、上述の抵抗膜方式や静電容量方式のタッチパネルを用いて位置検出を実現することは難しい。投写型表示装置用の位置検出装置の従来技術としては、例えば特許文献１、２に開示される技術が知られているが、システムが大掛かりになること、また検出エリアが広くなるために、対象物の位置によって検出精度に差が生じるなどの問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３４５０８５号公報
【特許文献２】特開２００１−３４４０６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の幾つかの態様によれば、広い検出エリアにおいて検出精度の均一化ができる光学式検出装置、電子機器及び投射型表示装置等を提供できる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、照射光を出射する照射部と、検出エリアに存在する対象物により前記照射光が反射することによる反射光を受光する受光部と、前記受光部の受光結果に基づいて、前記対象物の位置検出情報を検出する検出部とを含み、前記照射部は、前記検出エリアが設定される対象面に対して斜め方向となる第１の面と、前記対象面に対して斜め方向となり、且つ、前記第１の面よりも前記対象面との成す角が大きい第２の面とにより規定される照射範囲で、前記第１の面に沿う方向において第１の強度であり、前記第２の面に沿う方向において前記第１の強度よりも強度が低い第２の強度である前記照射光を出射する光学式検出装置に関係する。
【０００７】
本発明の一態様によれば、照射部は、第１面に沿った方向にある対象物、すなわち照射部から遠い位置にある対象物に対して強度の高い照射光を出射することができるから、対象物と照射部との距離の差によって生じる照射光の強度の差を低減することができる。その結果、検出エリアが広い場合でも、検出エリアにおける対象物の位置検出精度を均一化することなどが可能になる。
【０００８】
また本発明の一態様では、前記照射部は、前記第１の面に沿う方向において前記第１の強度であり、前記第２の面に沿う方向において前記第２の強度である前記照射光を出射するための光源光を発生する光源部を有してもよい。
【０００９】
このようにすれば、照射光の第１の面に沿う方向の強度と、第２の面に沿う方向の強度とを異なる強度とすることができる。
【００１０】
また本発明の一態様では、前記光源部は、前記照射光の前記第１の面に沿う方向の強度を前記第１の強度とするための第１の光源光を発生する第１の発光素子と、前記照射光の前記第２の面に沿う方向の強度を前記第２の強度とするための、前記第１の光源光よりも明るさが低い第２の光源光を発生する第２の発光素子とを有してもよい。
【００１１】
このようにすれば、照射光の第１の面に沿う方向の強度を、第２の面に沿う方向の強度より高くすることができる。
【００１２】
また本発明の一態様では、前記照射部は、前記光源部からの前記光源光を導光するライトガイドを有し、前記光源部は、前記ライトガイドの一端側に前記光源光を出射する第１の光源部と、前記ライトガイドの他端側に前記光源光を出射する第２の光源部とを有し、前記ライトガイドは、前記第１の面上で前記第１の光源部と前記第２の光源部とを結ぶ第１の端縁と、前記第２の面上で前記第１の光源部と前記第２の光源部とを結ぶ第２の端縁と、により規定される曲面によって構成され、前記第１の光源部は、少なくとも１つの前記第１の光源部用の発光素子を有し、前記第２の光源部は、少なくとも１つの前記第２の光源部用の発光素子を有してもよい。
【００１３】
このようにすれば、照射部は、ライトガイドの一端側の強度と他端側の強度とが異なり、且つ、第１の面に沿う方向の強度と第２の面に沿う方向の強度とが異なる照射光を出射することができる。
【００１４】
また本発明の一態様では、前記位置検出情報に基づいて処理を行う処理部を含み、前記処理部は、前記対象物の前記対象面からのＺ座標位置が第１のＺ座標範囲にある場合には、前記位置検出情報に基づいてコマンド処理を行い、前記対象物の前記対象面からのＺ座標位置が第２のＺ座標範囲にある場合には、前記位置検出情報に基づいてホバリング処理を行ってもよい。
【００１５】
このようにすれば、処理部は、対象物の対象面からのＺ座標位置に基づいて、コマンド処理を行うか、ホバリング処理を行うかを判断することができる。こうすることで、例えば指やタッチペンなどの対象物を用いて、コマンド実行指示などの操作指示を行うことが可能になる。
【００１６】
また本発明の一態様では、前記受光部は、第１の受光ユニット及び第２の受光ユニットを有し、前記第２の受光ユニットは、前記第１の受光ユニットよりも前記対象面からＺ方向において遠い位置に配置され、前記処理部は、前記第１の受光ユニットの受光結果に基づいて前記コマンド処理を行い、前記第２の受光ユニットの受光結果に基づいて前記ホバリング処理を行ってもよい。
【００１７】
このようにすれば、処理部は、反射光が第１の受光ユニットで受光される場合、すなわち対象物が対象面に近いＺ座標範囲にある場合には、コマンド処理を実行し、反射光が第２の受光ユニットで受光される場合、すなわち対象物が対象面から遠いＺ座標範囲にある場合には、コマンド処理を実行することができる。
【００１８】
また本発明の一態様では、前記照射部は、第１の照射ユニット及び第２の照射ユニットを有し、前記検出部は、前記第１の照射ユニットからの第１の照射光が前記対象物に反射されることによる第１の反射光の受光結果に基づいて、前記対象物の前記位置検出情報として第１の角度を検出し、前記第２の照射ユニットからの第２の照射光が前記対象物に反射されることによる第２の反射光の受光結果に基づいて、前記対象物の前記位置検出情報として第２の角度を検出し、前記第１の角度と前記第２の角度とに基づいて、前記対象物の位置を検出してもよい。
【００１９】
このようにすれば、照射部から対象物までの距離及び対象物から受光部までの距離を求めなくても、対象物の位置を検出することができる。その結果、検出装置を小型化することなどができると共に、広いエリアにわたって対象物の位置検出が可能になる。
【００２０】
また本発明の一態様では、前記照射部は、前記対象面に対して画像を投影する投射型表示装置又は前記投射型表示装置の取り付け部に設けられてもよい。
【００２１】
このようにすれば、投射型表示装置により投影された画像に対して、例えば指やタッチペンなどの対象物でポインティング等することにより、コマンド実行指示などの操作指示を行うことなどが可能になる。
【００２２】
本発明の他の態様は、上記いずれかに記載の光学式検出装置を含む電子機器に関係する。
【００２３】
本発明の他の態様は、上記いずれかに記載の光学式検出装置を含む投射型表示装置に関係する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１（Ａ）、図１（Ｂ）は、光学式検出装置の基本的な構成例。
【図２】光学式検出装置の比較例。
【図３】受光部の構成例。
【図４】図４（Ａ）、図４（Ｂ）は、スリットを有する受光ユニットの構成例。
【図５】図５（Ａ）、図５（Ｂ）は、照射部の基本的な構成例。
【図６】図６（Ａ）〜図６（Ｃ）は、照射部の基本的な構成例を３方向から見た図。
【図７】図７（Ａ）、図７（Ｂ）は、光源部の構成例。
【図８】照射部の詳細な構成例。
【図９】図９（Ａ）、図９（Ｂ）は、位置情報を検出する手法を説明する図。
【図１０】図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）は、光源部の発光制御についての信号波形例。
【図１１】照射部の変形例。
【図１２】光学式検出装置を含む投射型表示装置の構成例。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００２６】
１．光学式検出装置
図１（Ａ）、図１（Ｂ）に、本実施形態の光学式検出装置の基本的な構成例を示す。本実施形態の光学式検出装置１００は、検出部１１０、処理部１２０、照射部ＥＵ及び受光部ＲＵを含む。なお、本実施形態の光学式検出装置は、図１（Ａ）、図１（Ｂ）の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素に置き換えたり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
【００２７】
照射部ＥＵは、照射光ＬＴを出射する。後述するように、照射部ＥＵは、ＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光素子から成る光源部を含み、光源部が発光することで、例えば赤外光（可視光領域に近い近赤外線）を出射する。
【００２８】
具体的には、図１（Ｂ）に示すように、照射部ＥＵは、検出エリアＲＤＥＴが設定される対象面ＳＯＢに対して斜め方向となる第１の面ＳＦ１と、対象面ＳＯＢに対して斜め方向となり、且つ、第１の面ＳＦ１よりも対象面ＳＯＢとの成す角が大きい第２の面ＳＦ２とにより規定される照射範囲で、照射光ＬＴを出射する。この照射光ＬＴの強度（放射強度、光度）は、第１の面ＳＦ１に沿う方向において第１の強度Ｓ１であり、第２の面ＳＦ２に沿う方向において第１の強度Ｓ１よりも強度が低い第２の強度Ｓ２である。また、第１の面ＳＦ１に沿う方向と第２の面ＳＦ２に沿う方向との間の方向における強度は、第１の強度Ｓ１と第２の強度Ｓ２との中間の強度である。図１（Ｂ）に示すように、第１の面ＳＦ１と対象面ＳＯＢとの成す角をφ１とし、第２の面ＳＦ２と対象面ＳＯＢとの成す角をφ２とした場合に、φ１＜φ２である。
【００２９】
照射部ＥＵは、第１の面ＳＦ１に沿う方向において第１の強度Ｓ１であり、第２の面ＳＦ２に沿う方向において第２の強度Ｓ２である照射光ＬＴを出射するための光源光を発生する光源部を有する。なお、照射部ＥＵの詳細な構成については、後で説明する。
【００３０】
受光部ＲＵは、検出エリアＲＤＥＴに存在する対象物ＯＢにより照射光ＬＴが反射することによる反射光ＬＲを受光する。受光部ＲＵは、後述するように、複数の受光ユニットを含んでもよい。受光ユニットは、例えばフォトダイオードやフォトトランジスターなどで構成することができる。
【００３１】
検出部１１０は、受光部ＲＵの受光結果に基づいて、対象物ＯＢの位置検出情報を検出する。具体的には、例えば図１（Ｂ）に示すように、検出部１１０は、対象物ＯＢが検出されるエリアである検出エリアＲＤＥＴがＸ−Ｙ平面に沿った対象面ＳＯＢに対して設定される場合に、検出エリアＲＤＥＴに存在する対象物ＯＢの位置に関する情報（位置検出情報）を検出する。この位置検出情報は、例えば対象物ＯＢが存在する位置のＸ座標及びＹ座標に関する情報であり、或いは対象物が存在する方向に関する情報である。また、対象物ＯＢが存在する位置のＺ座標に関する情報を含んでもよい。なお、検出部１１０による位置検出の手法については、後述する。
【００３２】
ここでＸ−Ｙ平面とは、例えばスクリーン（投射面）２０によって規定される対象面ＳＯＢに沿った平面である。対象面ＳＯＢとは、検出エリアＲＤＥＴの設定対象となる面であって、例えばディスプレイの表示面、或いは投射型表示装置の投射面、或いはデジタルサイネージにおけるディスプレイ面などである。
【００３３】
検出エリアＲＤＥＴとは、対象物ＯＢが検出されるエリア（領域）であって、具体的には、例えば照射光ＬＴが対象物ＯＢに反射されることによる反射光ＬＲを、受光部ＲＵが受光して、対象物ＯＢを検出することができるエリアである。より具体的には、受光部ＲＵが反射光ＬＲを受光して対象物ＯＢを検出することが可能であって、かつ、その検出精度について、許容できる範囲の精度が確保できるエリアである。
【００３４】
処理部１２０は、検出部１１０からの位置検出情報に基づいて処理を行う。この処理は、例えば後述するコマンド処理及びホバリング処理を含む。
【００３５】
本実施形態の光学式検出装置１００では、上述したように、第１の面ＳＦ１に沿う方向において第１の強度Ｓ１であり、第２の面ＳＦ２に沿う方向において第１の強度Ｓ１よりも強度が低い第２の強度Ｓ２である照射光ＬＴが出射される。こうすることで、例えば図１（Ｂ）のＡ１に示す位置にある対象物ＯＢに照射される照射光ＬＴの強度（明るさ、照度）と、Ａ２に示す位置にある対象物ＯＢに照射される照射光ＬＴの強度（明るさ、照度）との差を低減することができる。或いは両者をほぼ等しくすることができる。
【００３６】
図２に、光学式検出装置の比較例を示す。図２の比較例では、照射光ＬＴは照射部ＥＵからほぼ対象面ＳＯＢと平行に照射される。照射部ＥＵに近い位置（例えば図２のＢ１に示す位置）では照射光ＬＴの強度（明るさ、照度）は強いが、照射部ＥＵから遠い位置（例えば図２のＢ２に示す位置）では、照射光ＬＴの減衰が大きく、強度（明るさ、照度
）が低くなる。照射光ＬＴの強度が低くなると、反射光ＬＲの強度も低くなる。このためにＢ２にある対象物ＯＢの位置検出精度が低下してしまう。
【００３７】
一方、本実施形態の光学式検出装置１００によれば、照射部ＥＵから遠くなるほど、出射される照射光ＬＴの強度を強くすることができるから、図１（Ｂ）のＡ１の位置での照射光の強度とＡ２の位置での照射光の強度をほぼ同じにすることができる。その結果、対象物ＯＢの位置検出精度を、検出エリアＲＤＥＴ内において、ほぼ均一にすることが可能になる。
【００３８】
図３に、本実施形態の受光部ＲＵの構成例を示す。図３の構成例では、受光部ＲＵは、第１、第２の受光ユニットＰＤ１、ＰＤ２を有し、第２の受光ユニットＰＤ２は、第１の受光ユニットＰＤ１よりも対象面ＳＯＢからＺ方向において遠い位置に配置される。第１、第２の受光ユニットＰＤ１、ＰＤ２に対応して、第１、第２の検出エリアＲＤＥＴ１、ＲＤＥＴ２が、Ｘ−Ｙ平面に沿った対象面ＳＯＢに対してそれぞれ設定される。すなわち、対象物ＯＢが第１の検出エリアＲＤＥＴ１に存在する場合（例えば図３のＣ１に示す場合）には、対象物ＯＢにより反射された反射光ＬＲは第１の受光ユニットＰＤ１により受光される。また、対象物ＯＢが第２の検出エリアＲＤＥＴ２に存在する場合（例えば図３のＣ２に示す場合）には、対象物ＯＢにより反射された反射光ＬＲは第２の受光ユニットＰＤ２により受光される。
【００３９】
このように、第１、第２の受光ユニットＰＤ１、ＰＤ２に対応する第１、第２の検出エリアＲＤＥＴ１、ＲＤＥＴ２を設けることにより、検出部１１０は、対象物ＯＢの対象面ＳＯＢからのＺ座標位置の範囲を検出することができる。具体的には、第１の受光ユニットＰＤ１が対象物ＯＢからの反射光ＬＲを受光する場合には、対象物ＯＢの対象面ＳＯＢからのＺ座標位置が第１のＺ座標範囲ＺＲ１にあることを検出できる。また、第２の受光ユニットＰＤ２が対象物ＯＢからの反射光ＬＲを受光する場合には、対象物ＯＢの対象面ＳＯＢからのＺ座標位置が第２のＺ座標範囲ＺＲ２にあることを検出できる。ここで第１、第２のＺ座標範囲ＺＲ１、ＺＲ２とは、それぞれ第１、第２の検出エリアＲＤＥＴ１、ＲＤＥＴ２のＺ方向における範囲（座標範囲）である。後述するように、受光ユニットＰＤ１、ＰＤ２に入射光の入射角度を制限するスリットを設けることで、検出エリアのＺ方向における範囲を限定することができる。
【００４０】
処理部１２０は、検出部１１０からの位置検出情報に基づいて、コマンド処理又はホバリング処理を行うことができる。具体的には、処理部１２０は、対象物ＯＢの対象面ＳＯＢからのＺ座標位置が第１のＺ座標範囲ＺＲ１にある場合には、第１の受光ユニットＰＤ１の受光結果に基づいてコマンド処理を行う。また、対象物ＯＢの対象面ＳＯＢからのＺ座標位置が第２のＺ座標範囲ＺＲ２にある場合には、第２の受光ユニットＰＤ２の受光結果に基づいてホバリング処理を行う。
【００４１】
コマンド処理は、例えば対象物ＯＢ（指先、ペンなど）によりスクリーン（投射面）２０に表示されたボタン等をポインティングすることで、所定のコマンドを実行させたり、或いは対象物ＯＢをスクリーン（投射面）２０上で動かすことで、手書き文字の入力や、画面のスクロールなどを行う処理である。ホバリング処理は、例えばスクリーン（投射面）２０に表示されるカーソル等を移動させる処理である。
【００４２】
本実施形態の光学式検出装置によれば、処理部１２０は、対象物の対象面からのＺ座標位置に基づいて、コマンド処理を行うか、ホバリング処理を行うかを判断することができる。こうすることで、例えばスクリーンに投射された画像を見ながら、指先やペンなどを用いて操作指示（コマンド操作、ホバリング操作など）を行うことができる。また、位置検出精度を、検出エリア内において、ほぼ均一にすることができるから、スクリーン（投射面）が広い場合に、スクリーン上のどの位置であっても確実に操作指示を行うことが可能になる。
【００４３】
なお、受光ユニットの個数は、図３に示すように２個に限定されるものではなく、例えば３個であってもよいし、４個以上であってもよい。また、各受光ユニットに対応する検出エリアのＺ座標範囲は、同一でなくてもよい。例えば図３において、ＺＲ１＜ＺＲ２であってもよい。
【００４４】
図４（Ａ）、図４（Ｂ）に、スリットＳＬＴ（入射光制限部）を有する第１、第２の受光ユニットＰＤ１、ＰＤ２の構成例を示す。図４（Ａ）に示すように、受光素子ＰＨＤの前面にスリットＳＬＴを設けて、入射する入射光を制限する。スリットＳＬＴはＸ−Ｙ平面に沿って設けられ、入射光が入射するＺ方向の角度を制限することができる。すなわち受光ユニットＰＤ１、ＰＤ２は、スリットＳＬＴのスリット幅で規定される所定の角度で入射する入射光を受光することができる。
【００４５】
図４（Ｂ）は、スリットＳＬＴを有する受光ユニットの上から見た平面図である。例えばアルミニウム等の筐体（ケース）内に配線基板ＰＷＢが設けられ、この配線基板ＰＷＢ上に受光素子ＰＨＤが実装される。
【００４６】
図５（Ａ）、図５（Ｂ）に、本実施形態の照射部ＥＵの基本的な構成例を示す。図５（Ａ）、図５（Ｂ）に示す照射部ＥＵは、光源部からの光源光を導光するライトガイドＬＧ及び第１、第２の光源部ＬＳ１、ＬＳ２を含む。ライトガイドＬＧは、第１の面ＳＦ１上で第１の光源部ＬＳ１と第２の光源部ＬＳ２とを結ぶ第１の端縁ＡＲ１（第１の曲線、第１の円弧線）と、第２の面ＳＦ２上で第１の光源部ＬＳ１と第２の光源部ＬＳ２とを結ぶ第２の端縁ＡＲ２（第２の曲線、第２の円弧線）と、により規定される曲面によって構成される。第１の端縁ＡＲ１は第１の面ＳＦ１に沿った端縁であり、第２の端縁ＡＲ２は第２の面ＳＦ２に沿った端縁である。ライトガイドＬＧ（導光部材）は、第１、第２の光源部ＬＳ１、ＬＳ２が発光した光源光を導光するものである。
【００４７】
図５（Ａ）に示すように、第１の光源部ＬＳ１から第２の光源部ＬＳ２へ向かう方向を第２の座標軸方向Ｄ２とし、第２の座標軸方向Ｄ２に垂直で第１の面ＳＦ１（第１の端縁ＡＲ１を含む面）に沿ってライトガイドＬＧの内周側から外周側に向かう方向を第１の座標軸方向Ｄ１とする。そして第１、第２の座標軸方向Ｄ１、Ｄ２に垂直な方向を第３の座標軸方向Ｄ３とする。第３の座標軸方向Ｄ３を上方向とした場合には、第１の端縁ＡＲ１は下端縁であり、第２の端縁ＡＲ２は上端縁となる。
【００４８】
ライトガイドＬＧの中央部におけるライトガイドの幅は、ライトガイドＬＧの一端側及び他端側における幅よりも広い。具体的には、ライトガイドＬＧの一端側におけるライトガイドＬＧの幅をＷ１とし、ライトガイドＬＧの中央部におけるライトガイドＬＧの幅をＷＡとし、ライトガイドＬＧの他端側におけるライトガイドＬＧの幅をＷ２とした場合に、ＷＡ＞２×Ｗ１、且つ、ＷＡ＞２×Ｗ２であってもよい。
【００４９】
ここでライトガイドＬＧの幅とは、第１の端縁ＡＲ１及び第２の端縁ＡＲ２に直交する直線において、その直線と第１の端縁ＡＲ１との交点をＰ１とし、その直線と第２の端縁ＡＲ２との交点をＰ２とした場合に、交点Ｐ１と交点Ｐ２との間の距離である。
【００５０】
第１の光源部ＬＳ１は、ライトガイドＬＧの一端側に光源光を出射し、第２の光源部ＬＳ２は、ライトガイドＬＧの他端側に光源光を出射する。第１、第２の光源部ＬＳ１、ＬＳ２は、それぞれ第１の面ＳＦ１に沿う方向に第１の強度Ｓ１の照射光ＬＴを出射し、第２の面ＳＦ２に沿う方向に第２の強度Ｓ２の照射光ＬＴを出射するための光源光を発生する。
【００５１】
なお、本実施形態の照射部ＥＵは、図５（Ａ）、図５（Ｂ）では示していないが、照射方向設定部ＬＥ及び反射シートＲＳをさらに含むことができる。照射部ＥＵの詳細な構成例については、後述する。
【００５２】
図６（Ａ）〜図６（Ｃ）は、照射部ＥＵの基本的な構成例を３方向から見た図である。
【００５３】
図６（Ａ）は、照射部ＥＵを第３の座標軸方向Ｄ３から見た図である。図６（Ａ）には、第１の光源部ＬＳ１からの光源光により出射され、第１の面ＳＦ１に沿う方向の強度が第１の強度Ｓ１となる照射光ＬＴ１を示す。また、第２の光源部ＬＳ２からの光源光により出射され、第１の面ＳＦ１に沿う方向の強度が第１の強度Ｓ１となる照射光ＬＴ２を示す。また図示していないが、照射光ＬＴ１、ＬＴ２の第２の面ＳＦ２に沿う方向の強度は第２の強度Ｓ２となる。
【００５４】
第１の光源部ＬＳ１による照射光ＬＴ１は、ライトガイドＬＧの一端側（ＬＳ１が設けられる側）で強度が高くなり、他端側で強度が低くなる。一方、第２の光源部ＬＳ２による照射光ＬＴ２は、ライトガイドＬＧの他端側（ＬＳ２が設けられる側）で強度が高くなり、一端側で強度が低くなる。
【００５５】
このように、光源部ＬＳ１、ＬＳ２を交互に点灯させることで、２つの照射光強度分布ＬＩＤ１、ＬＩＤ２を形成することができる。すなわちライトガイドＬＧの一端側の強度（放射強度、光度）が高くなる照射光強度分布ＬＩＤ１と、ライトガイドＬＧの他端側の強度が高くなる照射光強度分布ＬＩＤ２を交互に形成することができる。
【００５６】
図６（Ｂ）は、照射部ＥＵを第１の座標軸方向Ｄ１から見た図である。ライトガイドＬＧは、第１の面ＳＦ１上で第１の光源部ＬＳ１と第２の光源部ＬＳ２とを結ぶ第１の端縁ＡＲ１と、第２の面ＳＦ２上で第１の光源部ＬＳ１と第２の光源部ＬＳ２とを結ぶ第２の端縁ＡＲ２と、により規定される曲面によって構成される。
【００５７】
図６（Ｃ）は、照射部ＥＵを第２の座標軸方向Ｄ２から見た図である。第１の光源部ＬＳ１による照射光ＬＴ１は、第１の面ＳＦ１に沿う方向では強度が高くなり（図６（Ｃ）のＬＴ１−Ｓ１）、第２の面ＳＦ２に沿う方向では強度が低くなる（図６（Ｃ）のＬＴ１−Ｓ２）。また第２の光源部ＬＳ２による照射光ＬＴ２についても、同様である（図６（Ｃ）のＬＴ２−Ｓ１、ＬＴ２−Ｓ２）。
【００５８】
図６（Ａ）〜図６（Ｃ）に示すように、本実施形態の照射部ＥＵによれば、光源部ＬＳ１、ＬＳ２を交互に点灯させることで、２つの照射光強度分布ＬＩＤ１、ＬＩＤ２を形成することができる。これらの照射光強度分布ＬＩＤ１、ＬＩＤ２は、３次元的な強度分布である。例えば第１の照射光強度分布ＬＩＤ１は、ライトガイドＬＧの一端側の強度が高く、他端側の強度が低くなる分布であり、且つ、第１の面ＳＦ１に沿う方向では強度が高く、第２の面ＳＦ２に沿う方向では強度が低くなる分布である。
【００５９】
図７（Ａ）、図７（Ｂ）に、光源部ＬＳ１（又はＬＳ２）の構成例を示す。図７（Ａ）の構成例では、光源部ＬＳ１（ＬＳ２）は１つの発光素子ＬＤを含み、発光素子ＬＤはその光源光ＬＳＥの法線方向（光軸方向）が第１の面ＳＦ１に沿うように設けられる。こうすることで、照射光ＬＴ１（ＬＴ２）の強度を、第１の面ＳＦ１に沿う方向では高くし、第２の面ＳＦ２に沿う方向では低くすることができる。
【００６０】
すなわち、ライトガイドＬＧの一端側において第１の端縁ＡＲ１の延びる方向を第１の方向ＤＡＲ１とし、ライトガイドＬＧの一端側において第２の端縁ＡＲ２の延びる方向を第２の方向ＤＡＲ２とした場合（図５（Ａ））に、第１の光源部ＬＳ１の発光素子ＬＤの光軸方向は第１の方向ＤＡＲ１に沿って設定される。同様に、ライトガイドＬＧの他端側において第１の端縁ＡＲ１の延びる方向を第３の方向ＤＡＲ３とし、ライトガイドＬＧの他端側において第２の端縁ＡＲ２の延びる方向を第４の方向ＤＡＲ４とした場合（図５（Ａ））に、第２の光源部ＬＳ１の発光素子の光軸方向は第３の方向ＤＡＲ３に沿って設定される。
【００６１】
図７（Ｂ）の構成例では、第１の光源部ＬＳ１は、第１の光源部用の第１、第２の発光素子を含む。また第２の光源部ＬＳ１は第２の光源部用の第３、第４の発光素子を含む。      
【００６２】
第１の発光素子ＬＤ１は、照射光ＬＴの第１の面ＳＦ１に沿う方向の強度を第１の強度Ｓ１とするための第１の光源光ＬＳＥ１を発生する。また、第２の発光素子ＬＤ２は、照射光ＬＴの第２の面ＳＦ２に沿う方向の強度を第２の強度Ｓ２とするための、第１の光源光ＬＳＥ１よりも明るさが低い第２の光源光ＬＳＥ２を発生する。
【００６３】
すなわち、第１の発光素子ＬＤ１の光軸方向である第１の光軸方向は、第１の光軸方向と第１の方向ＤＡＲ１との成す角度が、第１の光軸方向と第２の方向ＤＡＲ２との成す角度よりも小さくなる方向に設定される。そして、第２の発光素子ＬＤ２の光軸方向である第２の光軸方向は、第２の光軸方向と第２の方向ＤＡＲ２との成す角度が、第２の光軸方向と第１の方向ＤＡＲ１との成す角度よりも小さくなる方向に設定される。また第１の発光素子ＬＤ１の光量（明るさ、全光束）は、第２の発光素子ＬＤ２の光量より大きく設定される。
【００６４】
同様に、第３の発光素子ＬＤ３の光軸方向である第３の光軸方向は、第３の光軸方向と第３の方向ＤＡＲ３との成す角度が、第３の光軸方向と第４の方向ＤＡＲ４との成す角度よりも小さくなる方向に設定される。そして、第４の発光素子ＬＤ４の光軸方向である第４の光軸方向は、第４の光軸方向と第４の方向ＤＡＲ４との成す角度が、第４の光軸方向と第３の方向ＤＡＲ３との成す角度よりも小さくなる方向に設定される。また、第３の発光素子ＬＤ３の光量（明るさ、全光束）は、第４の発光素子ＬＤ４の光量より大きく設定される。
【００６５】
このようにすることで、照射光ＬＴ１、ＬＴ２の強度を、第１の面ＳＦ１に沿う方向では高くし、第２の面ＳＦ２に沿う方向では低くすることができる。発光素子ＬＤ１〜ＬＤ４の発光強度（明るさ、全光束）は、発光素子を流れる電流に依存するから、ＬＤ１、ＬＤ３を流れる電流を大きくし、ＬＤ２、ＬＤ４を流れる電流を小さくすることで、上記の照射光強度分布を得ることができる。
【００６６】
このように本実施形態の照射部ＥＵによれば、３次元的な強度分布を有する２つの照射光を交互に出射することができる。こうすることで、検出エリアに存在する対象物の位置する方向を検出することができ、さらに位置検出精度を検出エリア内において均一化することが可能になる。
【００６７】
図８に、本実施形態の照射部ＥＵの詳細な構成例を示す。図８の構成例の照射部ＥＵは、光源部ＬＳ１、ＬＳ２と、ライトガイドＬＧと、照射方向設定部ＬＥを含む。また反射シートＲＳを含む。そして照射方向設定部ＬＥは光学シートＰＳ及びルーバーフィルムＬＦを含む。なお、本実施形態の照射部ＥＵは、図８の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素に置き換えたり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
【００６８】
光源部ＬＳ１、ＬＳ２は、光源光を出射するものであり、ＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光素子を有する。この光源部ＬＳ１、ＬＳ２は例えば赤外光（可視光領域に近い近赤外線）の光源光を放出する。即ち、光源部ＬＳ１、ＬＳ２が発光する光源光は、ユーザーの指やタッチペン等の対象物により効率的に反射される波長帯域の光や、外乱光となる環境光にあまり含まれない波長帯域の光であることが望ましい。具体的には、人体の表面での反射率が高い波長帯域の光である８５０ｎｍ付近の波長の赤外光や、環境光にあまり含まれない波長帯域の光である９５０ｎｍ付近の赤外光などである。
【００６９】
光源部ＬＳ１は、図８のＦ１に示すようライトガイドＬＧの一端側に設けられる。また第２の光源部ＬＳ２は、Ｆ２に示すようにライトガイドＬＧの他端側に設けられる。そして光源部ＬＳ１が、ライトガイドＬＧの一端側（Ｆ１）の光入射面に対して光源光を出射することで、照射光ＬＴ１を出射し、第１の照射光強度分布ＬＩＤ１を対象物の検出エリアに形成（設定）する。一方、光源部ＬＳ２が、ライトガイドＬＧの他端側（Ｆ２）の光入射面に対して第２の光源光を出射することで、第２の照射光ＬＴ２を出射し、第１の照射光強度分布ＬＩＤ１とは強度分布が異なる第２の照射光強度分布ＬＩＤ２を検出エリアに形成する。このように照射部ＥＵは、検出エリアＲＤＥＴでの位置に応じて強度分布が異なる照射光を出射することができる。
【００７０】
ライトガイドＬＧ（導光部材）は、光源部ＬＳ１、ＬＳ２が発光した光源光を導光するものである。例えばライトガイドＬＧは、光源部ＬＳ１、ＬＳ２からの光源光を曲線状の導光経路に沿って導光し、その形状は曲線形状になっている。具体的には図８ではライガイドＬＧは円弧形状になっている。なお図８ではライトガイドＬＧはその中心角が１８０度の円弧形状になっているが、中心角が１８０度よりも小さい円弧形状であってもよい。ライトガイドＬＧは、例えばアクリル樹脂やポリカーボネートなどの透明な樹脂部材等により形成される。
【００７１】
ライトガイドＬＧの外周側及び内周側の少なくとも一方には、ライトガイドＬＧからの光源光の出光効率を調整するための加工が施されている。加工手法としては、例えば反射ドットを印刷するシルク印刷方式や、スタンパーやインジェクションで凹凸を付ける成型方式や、溝加工方式などの種々の手法を採用できる。
【００７２】
プリズムシートＰＳとルーバーフィルムＬＦにより実現される照射方向設定部ＬＥは、ライトガイドＬＧの外周側に設けられ、ライトガイドＬＧの外周側（外周面）から出射される光源光を受ける。そして曲線形状（円弧形状）のライトガイドＬＧの内周側から外周側へと向かう方向に照射方向が設定された照射光ＬＴ１、ＬＴ２を出射する。即ち、ライトガイドＬＧの外周側から出射される光源光の方向を、ライトガイドＬＧの例えば法線方向（半径方向）に沿った照射方向に設定（規制）する。これにより、ライトガイドＬＧの内周側から外周側に向かう方向に、照射光ＬＴ１、ＬＴ２が放射状に出射されるようになる。
【００７３】
このような照射光ＬＴ１、ＬＴ２の照射方向の設定は、照射方向設定部ＬＥのプリズムシートＰＳやルーバーフィルムＬＦなどにより実現される。例えばプリズムシートＰＳは、ライトガイドＬＧの外周側から低視角で出射される光源光の方向を、法線方向側に立ち上げて、出光特性のピークが法線方向になるように設定する。またルーバーフィルムＬＦは、法線方向以外の方向の光（低視角光）を遮光（カット）する。
【００７４】
このように本実施形態の照射部ＥＵによれば、ライトガイドＬＧの両端に光源部ＬＳ１、ＬＳ２を設け、これらの光源部ＬＳ１、ＬＳ２を交互に点灯させることで、２つの照射光強度分布を形成することができる。すなわちライトガイドＬＧの一端側の強度が高くなる照射光強度分布ＬＩＤ１と、ライトガイドＬＧの他端側の強度が高くなる照射光強度分布ＬＩＤ２を交互に形成することができる。
【００７５】
このような照射光強度分布ＬＩＤ１、ＬＩＤ２を形成し、これらの強度分布の照射光による対象物の反射光を受光することで、環境光などの外乱光の影響を最小限に抑えた、より精度の高い対象物の検出が可能になる。即ち、外乱光に含まれる赤外成分を相殺することが可能になり、この赤外成分が対象物の検出に及ぼす悪影響を最小限に抑えることが可能になる。
【００７６】
２．位置情報検出の手法
図９（Ａ）、図９（Ｂ）は、本実施形態の光学式検出装置による位置情報を検出する手法を説明する図である。
【００７７】
図９（Ａ）のＥ１は、図８の照射光強度分布ＬＩＤ１において、照射光ＬＴ１の照射方向の角度と、その角度での照射光ＬＴ１の強度（光度、放射強度）との関係を示す図である。図９（Ａ）のＥ１では、照射方向が図９（Ｂ）のＤＤ１の方向（左方向）である場合に強度が最も高くなる。一方、ＤＤ３の方向（右方向）である場合に強度が最も低くなり、ＤＤ２の方向ではその中間の強度になる。具体的には方向ＤＤ１から方向ＤＤ３への角度変化に対して照射光の強度は単調減少しており、例えばリニア（直線的）に変化している。なお図９（Ｂ）では、ライトガイドＬＧの円弧形状の中心位置が、照射部ＥＵの配置位置ＰＥになっている。
【００７８】
また図９（Ａ）のＥ２は、図８の照射光強度分布ＬＩＤ２において、照射光ＬＴ２の照射方向の角度と、その角度での照射光ＬＴ２の強度との関係を示す図である。図９（Ａ）のＥ２では、照射方向が図９（Ｂ）のＤＤ３の方向である場合に強度が最も高くなる。一方、ＤＤ１の方向である場合に強度が最も低くなり、ＤＤ２の方向ではその中間の強度になる。具体的には方向ＤＤ３から方向ＤＤ１への角度変化に対して照射光の強度は単調減少しており、例えばリニアに変化している。なお図９（Ａ）では照射方向の角度と強度の関係はリニアな関係になっているが、本実施形態はこれに限定されず、例えば双曲線の関係等であってもよい。
【００７９】
そして図９（Ｂ）に示すように、角度θの方向ＤＤＢに対象物ＯＢが存在したとする。すると、光源部ＬＳ１が発光することで照射光強度分布ＬＩＤ１を形成した場合（Ｅ１の場合）には、図９（Ａ）に示すように、ＤＤＢ（角度θ）の方向に存在する対象物ＯＢの位置での強度はＩＮＴａになる。一方、光源部ＬＳ２が発光することで照射光強度分布ＬＩＤ２を形成した場合（Ｅ２の場合）には、ＤＤＢの方向に存在する対象物ＯＢの位置での強度はＩＮＴｂになる。
【００８０】
従って、これらの強度ＩＮＴａ、ＩＮＴｂの関係を求めることで、対象物ＯＢの位置する方向ＤＤＢ（角度θ）を特定できる。そして例えば後述する図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）の手法により光学式検出装置の配置位置ＰＥからの対象物ＯＢの距離を求めれば、求められた距離と方向ＤＤＢとに基づいて対象物ＯＢの位置を特定できる。或いは、後述する図１１に示すように、照射部ＥＵとして２個の照射ユニットＥＵ１、ＥＵ２を設け、ＥＵ１、ＥＵ２の各照射ユニットに対する対象物ＯＢの方向ＤＤＢ１（θ１）、ＤＤＢ２（θ２）を求めれば、これらの方向ＤＤＢ１、ＤＤＢ２と照射ユニットＥＵ１、ＥＵ２間の距離ＤＳとにより、対象物ＯＢの位置を特定できる。
【００８１】
このような強度ＩＮＴａ、ＩＮＴｂの関係を求めるために、本実施形態では、受光部ＲＵが、照射光強度分布ＬＩＤ１を形成した際の対象物ＯＢの反射光（第１の反射光）を受光する。この時の反射光の検出受光量をＧａとした場合に、このＧａが強度ＩＮＴａに対応するようになる。また受光部ＲＵが、照射光強度分布ＬＩＤ２を形成した際の対象物ＯＢの反射光（第２の反射光）を受光する。この時の反射光の検出受光量をＧｂとした場合に、このＧｂが強度ＩＮＴｂに対応するようになる。従って、検出受光量ＧａとＧｂの関係が求まれば、強度ＩＮＴａ、ＩＮＴｂの関係が求まり、対象物ＯＢの位置する方向ＤＤＢを求めることができる。
【００８２】
例えば光源部ＬＳ１の制御量（例えば電流量）、変換係数、放出光量を、各々、Ｉａ、ｋ、Ｅａとする。また光源部ＬＳ２の制御量（電流量）、変換係数、放出光量を、各々、Ｉｂ、ｋ、Ｅｂとする。すると下式（１）、（２）が成立する。
【００８３】
Ｅａ＝ｋ・Ｉａ      （１）
Ｅｂ＝ｋ・Ｉｂ      （２）
また光源部ＬＳ１からの光源光（第１の光源光）の減衰係数をｆａとし、この光源光に対応する反射光（第１の反射光）の検出受光量をＧａとする。また光源部ＬＳ２からの光源光（第２の光源光）の減衰係数をｆｂとし、この光源光に対応する反射光（第２の反射光）の検出受光量をＧｂとする。すると下式（３）、（４）が成立する。
【００８４】
Ｇａ＝ｆａ・Ｅａ＝ｆａ・ｋ・Ｉａ          （３）
Ｇｂ＝ｆｂ・Ｅｂ＝ｆｂ・ｋ・Ｉｂ          （４）
従って、検出受光量Ｇａ、Ｇｂの比は下式（５）のように表せる。
【００８５】
Ｇａ／Ｇｂ＝（ｆａ／ｆｂ）・（Ｉａ／Ｉｂ）  （５）
ここでＧａ／Ｇｂは、受光部ＲＵでの受光結果から特定することができ、Ｉａ／Ｉｂは、照射部ＥＵの制御量から特定することができる。そして図９（Ａ）の強度ＩＮＴａ、ＩＮＴｂと減衰係数ｆａ、ｆｂとは一意の関係にある。例えば減衰係数ｆａ、ｆｂが小さな値となり、減衰量が大きい場合は、強度ＩＮＴａ、ＩＮＴｂが小さいことを意味する。一方、減衰係数ｆａ、ｆｂが大きな値となり、減衰量が小さい場合は、強度ＩＮＴａ、ＩＮＴｂが大きいことを意味する。従って、上式（５）から減衰率の比ｆａ／ｆｂを求めることで、対象物の方向、位置等を求めることが可能になる。
【００８６】
より具体的には、一方の制御量ＩａをＩｍに固定し、検出受光量の比Ｇａ／Ｇｂが１になるように、他方の制御量Ｉｂを制御する。例えば光源部ＬＳ１、ＬＳ２を逆相で交互に点灯させる制御を行い、検出受光量の波形を解析し、検出波形が観測されなくなるように（Ｇａ／Ｇｂ＝１になるように）、他方の制御量Ｉｂを制御する。そして、この時の他方の制御量Ｉｂ＝Ｉｍ・（ｆａ／ｆｂ）から、減衰係数の比ｆａ／ｆｂを求めて、対象物の方向、位置等を求める。
【００８７】
また下式（６）、（７）のように、Ｇａ／Ｇｂ＝１になると共に制御量ＩａとＩｂの和が一定になるように制御してもよい。
【００８８】
Ｇａ／Ｇｂ＝１        （６）
Ｉｍ＝Ｉａ＋Ｉｂ      （７）
上式（６）、（７）を上式（５）に代入すると下式（８）が成立する。
【００８９】
Ｇａ／Ｇｂ＝１＝（ｆａ／ｆｂ）・（Ｉａ／Ｉｂ）
＝（ｆａ／ｆｂ）・{（Ｉｍ−Ｉｂ）／Ｉｂ}    （８）
上式（８）より、Ｉｂは下式（９）のように表される。
【００９０】
Ｉｂ＝{ｆａ／（ｆａ＋ｆｂ）}・Ｉｍ    （９）
ここでα＝ｆａ／（ｆａ＋ｆｂ）とおくと、上式（９）は下式（１０）のように表され、減衰係数の比ｆａ／ｆｂは、αを用いて下式（１１）のように表される。
【００９１】
Ｉｂ＝α・Ｉｍ                （１０）
ｆａ／ｆｂ＝α／（１−α）    （１１）
従って、Ｇａ／Ｇｂ＝１になると共にＩａとＩｂの和が一定値Ｉｍになるように制御すれば、そのときのＩｂ、Ｉｍから下式（１０）によりαを求め、求められたαを上式（１１）に代入することで、減衰係数の比ｆａ／ｆｂを求めることができる。これにより、対象物の方向、位置等を求めることが可能になる。そしてＧａ／Ｇｂ＝１になると共にＩａとＩｂの和が一定になるように制御することで、外乱光の影響等を相殺することが可能になり、検出精度の向上を図れる。
【００９２】
次に本実施形態の光学式検出装置を用いて対象物の位置情報を検出する手法の一例について説明する。図１０（Ａ）は、光源部ＬＳ１、ＬＳ２の発光制御についての信号波形例である。信号ＳＬＳ１は、光源部ＬＳ１の発光制御信号であり、信号ＳＬＳ２は、光源部ＬＳ２の発光制御信号であり、これらの信号ＳＬＳ１、ＳＬＳ２は逆相の信号になっている。また信号ＳＲＣは受光信号である。
【００９３】
例えば光源部ＬＳ１は、信号ＳＬＳ１がＨレベルの場合に点灯（発光）し、Ｌレベルの場合に消灯する。また光源部ＬＳ２は、信号ＳＬＳ２がＨレベルの場合に点灯（発光）し、Ｌレベルの場合に消灯する。従って図１０（Ａ）の第１の期間Ｔ１では、光源部ＬＳ１と光源部ＬＳ２が交互に点灯するようになる。即ち光源部ＬＳ１が点灯している期間では、光源部ＬＳ２は消灯する。これにより図８に示すような照射光強度分布ＬＩＤ１が形成される。一方、光源部ＬＳ２が点灯している期間では、光源部ＬＳ１は消灯する。これにより図８に示すような照射光強度分布ＬＩＤ２が形成される。
【００９４】
このように検出部１１０は、第１の期間Ｔ１において、光源部ＬＳ１と光源部ＬＳ２を交互に発光（点灯）させる制御を行う。そしてこの第１の期間Ｔ１において、光学式検出装置（照射部）から見た対象物の位置する方向が検出される。具体的には、例えば上述した式（６）、（７）のようにＧａ／Ｇｂ＝１になると共に制御量ＩａとＩｂの和が一定になるような発光制御を、第１の期間Ｔ１において行う。そして図９（Ｂ）に示すように対象物ＯＢの位置する方向ＤＤＢを求める。例えば上式（１０）、（１１）から減衰係数の比ｆａ／ｆｂを求め、図９（Ａ）、図９（Ｂ）で説明した手法により対象物ＯＢの位置する方向ＤＤＢを求める。
【００９５】
そして第１の期間Ｔ１に続く第２の期間Ｔ２では、受光部ＲＵでの受光結果に基づいて対象物ＯＢまでの距離（方向ＤＤＢに沿った方向での距離）を検出する。そして、検出された距離と、対象物ＯＢの方向ＤＤＢとに基づいて、対象物の位置を検出する。即ち図９（Ｂ）において、光学式検出装置の配置位置ＰＥから対象物ＯＢまでの距離と、対象物ＯＢの位置する方向ＤＤＢを求めれば、対象物ＯＢのＸ、Ｙ座標位置を特定できる。このように、光源の点灯タイミングと受光タイミングの時間のずれから距離を求め、これと角度結果を併せることで、対象物ＯＢの位置を特定できる。
【００９６】
具体的には図１０（Ａ）では、発光制御信号ＳＬＳ１、ＳＬＳ２による光源部ＬＳ１、ＬＳ２の発光タイミングから、受光信号ＳＲＣがアクティブになるタイミング（反射光を受光したタイミング）までの時間Δｔを検出する。即ち、光源部ＬＳ１、ＬＳ２からの光が対象物ＯＢに反射されて受光部ＲＵで受光されるまでの時間Δｔを検出する。この時間Δｔを検出することで、光の速度は既知であるため、対象物ＯＢまでの距離を検出できる。即ち、光の到達時間のずれ幅（時間）を測定し、光の速度から距離を求める。
【００９７】
なお、光の速度はかなり速いため、電気信号だけでは単純な差分を求めて時間Δｔを検出することが難しいという問題もある。このような問題を解決するためには、図１０（Ｂ）に示すように発光制御信号の変調を行うことが望ましい。ここで図１０（Ｂ）は、制御信号ＳＬＳ１、ＳＬＳ２の振幅により光の強度（電流量）を模式的に表している模式的な信号波形例である。
【００９８】
具体的には図１０（Ｂ）では、例えば公知の連続波変調のＴＯＦ（Time Of Flight）方式で距離を検出する。この連続波変調ＴＯＦ方式では、一定周期の連続波で強度変調した連続光を用いる。そして、強度変調された光を照射すると共に、反射光を、変調周期よりも短い時間間隔で複数回受光することで、反射光の波形を復調し、照射光と反射光との位相差を求めることで、距離を検出する。なお図１０（Ｂ）において制御信号ＳＬＳ１、ＳＬＳ２のいずれか一方に対応する光のみを強度変調してもよい。また図１０（Ｂ）のようなクロック波形ではなく、連続的な三角波やＳｉｎ波で変調した波形であってもよい。また、連続変調した光としてパルス光を用いるパルス変調のＴＯＦ方式で、距離を検出してもよい。距離検出手法の詳細については例えば特開２００９−８５３７号公報などに開示されている。
【００９９】
図１１に、本実施形態の照射部ＥＵの変形例を示す。図１１では、照射部ＥＵは、第１の照射ユニットＥＵ１及び第２の照射ユニットＥＵ２を有し、これらの第１、第２の照射ユニットＥＵ１、ＥＵ２は、対象物ＯＢの検出エリアＲＤＥＴの面に沿った方向において所与の距離ＤＳだけ離れて配置される。即ち図１（Ａ）、図１（Ｂ）のＸ軸方向に沿って距離ＤＳだけ離れて配置される。
【０１００】
第１の照射ユニットＥＵ１は、照射方向に応じて強度が異なる第１の照射光を放射状に出射する。第２の照射ユニットＥＵ２は、照射方向に応じて強度が異なる第２の照射光を放射状に出射する。受光部ＲＵは、第１の照射ユニットＥＵ１からの第１の照射光が対象物ＯＢに反射されることによる第１の反射光と、第２の照射ユニットＥＵ２からの第２の照射光が対象物ＯＢに反射されることによる第２の反射光を受光する。そして検出部１１０は、受光部ＲＵでの受光結果に基づいて、対象物ＯＢの位置ＰＯＢを検出する。
【０１０１】
具体的には検出部１１０は、第１の反射光の受光結果に基づいて、第１の照射ユニットＥＵ１に対する対象物ＯＢの方向を第１の方向ＤＤＢ１（第１の角度θ１）として検出する。また第２の反射光の受光結果に基づいて、第２の照射ユニットＥＵ２に対する対象物ＯＢの方向を第２の方向ＤＤＢ２（第２の角度θ２）として検出する。そして検出された第１の方向ＤＤＢ１（第１の角度θ１）及び第２の方向ＤＤＢ２（第２の角度θ２）と、第１、第２の照射ユニットＥＵ１、ＥＵ２の間の距離ＤＳとに基づいて、対象物ＯＢの位置ＰＯＢを求める。
【０１０２】
図１１の変形例によれば、図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）のように光学式検出装置と対象物ＯＢとの距離を求めなくても、対象物ＯＢの位置ＰＯＢを検出できるようになる。
【０１０３】
３．投射型表示装置
図１２に、本実施形態の光学式検出装置１００を含む投射型表示装置の構成例を示す。投射型表示装置は、画像投射装置１０及び取り付け部３０を含む。そして光学式検出装置１００は、取り付け部３０に設けられる。なお、本実施形態の投射型表示装置は、図１２の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素に置き換えたり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。例えば、光学式検出装置１００を、取り付け部３０に設けるのではなく、画像投射装置１０に設けてもよい。
【０１０４】
画像投射装置１０は、例えば液晶プロジェクター或いはデジタル・マイクロミラー・デバイスであって、投射レンズなどの光学系を有する投射部１２から、スクリーンや壁などの投射面２０に向けて画像表示光を拡大投射する。具体的には画像投射装置１０は、カラー画像の表示光を生成して、投射部１２を介して投射面２０に向けて出射する。これにより投射面２０にカラー画像が表示されるようになる。
【０１０５】
取り付け部３０は、画像投射装置１０（広義には画像生成装置、電子機器）を天井４００（広義には取り付け対象）に取り付けるためのものである。本実施形態の光学式検出装置１００は、取り付け部３０に設けられる。
【０１０６】
上述したように、光学式検出装置１００は、検出エリアＲＤＥＴに存在する対象物ＯＢの位置に関する情報（位置検出情報）を検出する。検出エリアＲＤＥＴは、スクリーン（投射面）２０によって規定される対象面ＳＯＢに対して設定される。
【０１０７】
なお、図示していないが、画像投射装置１０は、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）等の情報処理装置から画像データを受け取ることができる。また、光学式検出装置１００は、情報処理装置（ＰＣ）に対してコマンド処理或いはホバリング処理の実行指示を行うことができる。光学式検出装置１００と情報処理装置（ＰＣ）との間の通信は、有線の通信であってもよいし、ブルートゥースや無線ＬＡＮなどの無線通信であってもよい。
【０１０８】
上述したように、本実施形態の光学式検出装置１００によれば、検出エリアＲＤＥＴにある対象物ＯＢ（指、タッチペンなど）の位置検出情報を検出し、位置検出情報に基づいてコマンド処理又はホバリング処理を実行することができる。こうすることで、例えばユーザーは、プレゼン資料の画像を画像投射装置１０により投射面２０に映しながら、画像内の表示物を指やタッチペンなどでポインティングすることで所望のコマンドを実行することなどが可能になり、これまでにないユーザーインターフェースを実現できる。
【０１０９】
また本実施形態の光学式検出装置１００によれば、位置検出精度を、検出エリア内において、ほぼ均一にすることができるから、スクリーン（投射面）が広い場合に、スクリーン上のどの位置であっても確実に操作指示を行うことが可能になる。
【０１１０】
なお、以上のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義又は同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また光学式検出装置、電子機器及び投射型表示装置の構成、動作も本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。
【符号の説明】
【０１１１】
ＥＵ  照射部、ＲＵ  受光部、ＬＴ  照射光、ＬＲ  反射光、
ＰＤ１、ＰＤ２  受光ユニット、ＰＨＤ  受光素子、ＥＵ１、ＥＵ２  照射ユニット、
ＲＤＥＴ  検出エリア、ＳＯＢ  対象面、ＯＢ  対象物、ＳＦ１  第１の面、
ＳＦ２  第２の面、ＳＬＴ  スリット、ＬＧ、ＬＧ１、ＬＧ２  ライトガイド、
ＬＳ１、ＬＳ２  光源部、ＬＤ、ＬＤ１、ＬＤ２  発光素子、ＲＳ  反射シート、
ＰＳ  プリズムシート、ＬＦ  ルーバーフィルム、ＬＥ  照射方向設定部、
ＬＩＤ１  第１の照射光強度分布、ＬＩＤ２  第２の照射光強度分布、
１０  画像投射装置、１２  投射部、２０  スクリーン（投射面）、３０  取り付け部、１００  光学式検出装置、１１０  検出部、１２０  処理部、４００  天井
【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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