(57)【要約】【課題】少ない部品で複数の対象物体の位置を高い分解能で検出することのでき、さらには、少ない部品で対象物体の三次元座標を高い分解能で検出することのできる光学式位置検出装置を提供すること。【解決手段】光学式位置検出装置１０では、導光部材４０、第１検出用光源１２１および第２検出用光源１２２を備えた線状光源ユニット１３が複数並列配置されており、点灯した線状光源ユニット１３が切り換わった際の光検出部３０での受光結果によりＹ軸方向（第１方向）における対象物体Ｏｂの位置を検出する。また、第１検出用光源１２１と第２検出用光源１２２とが順次点灯した際の光強度分布を利用してＸ軸方向における対象物体Ｏｂの位置を検出する。さらに、第１検出用光源１２１および第２検出用光源１２２が同時点灯した際の光強度分布を利用してＺ軸方向における対象物体Ｏｂの位置を検出する。【選択図】図２
2012112923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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であって、
第１方向に延在する導光部材と、該導光部材の前記第１方向における一方の端部から当該導光部材内に検出光を入射させる第１検出用光源と、前記導光部材の前記第１方向における他方の端部から当該導光部材内に検出光を入射させる第２検出用光源とを備え、前記第１方向と交差する第２方向に複数並列に配置され、前記第１検出用光源および前記第２検出用光源から出射された検出光を、前記導光部材を介して前記第１方向および前記第２方向と交差する第３方向に出射する線状光源ユニットと、
前記第１検出用光源および前記第２検出用光源を駆動する光源駆動部と、
前記線状光源ユニットからの検出光の出射空間に位置する前記対象物体により反射された検出光を受光する光検出部と、
複数の前記線状光源ユニットにおいて点灯する線状光源ユニットに対応した前記光検出部の受光結果に基づいて前記第２方向における前記対象物体の位置を検出し、前記第１検出用光源が点灯した時の前記光検出部の受光結果と、前記第２検出用光源が点灯した時の前記光検出部の受光結果とを用いて前記第１方向における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】
請求項１に記載の光学式位置検出装置であって、
前記検出光の出射空間を介さずに前記光検出部に入射する参照光を出射する参照用光源を備え、
前記位置検出部は、前記第１検出用光源および前記第２検出用光源のうち少なくともどちらか一方を点灯した時の前記光検出部の受光結果と前記参照光を点灯した時の受光結果とを用いて、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３】
請求項１または２に記載の光学式位置検出装置であって、
前記位置検出部は、前記第２方向における前記対象物体の位置を検出する際、複数の前記線状光源ユニットのうち、隣り合う線状光源ユニットが順次点灯した時の前記光検出部の受光結果を比較した結果に基づいて、前記光検出部の受光結果が等しくなるように前記第１検出用光源の出射強度と前記第２検出用光源の出射強度とを調整する補間処理を行い、前記第２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４】
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であって、
前記位置検出部は、前記第２方向における前記対象物体の位置を検出する際、複数の前記線状光源ユニットを順次点灯させた時の前記光検出部の受光結果が等しくなるように複数の前記線状光源ユニットの出射強度を調整する補間処理を行い、前記第２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５】
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であって、
前記線状光源ユニットに対する前記第１方向と前記第２方向と前記第３方向との少なくとも２つ以上の検出結果から前記対象物体の延在方向を算出することを特徴とする光学式位置検出装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか一項に記載の光学式位置検出装置であって、
前記光検出部と異なる位置に、前記対象物体により反射された検出光を受光する補正用光検出部を配置し、該補正用光検出部で前記対象物体の位置を検出した結果を更に用いて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７】
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であって、
前記導光部材に対して前記検出光の出射側には、前記第３方向に平行光を出射する出射方向制御部が配置されていることを特徴とする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であって、
前記検出光は赤外光であることを特徴とする光学式位置検出装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８の何れか一項に記載の光学式位置検出装置を用いたことを特徴とする表示装置。
【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、および当該光学式位置検出装置を備える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、発券機、銀行の端末等の電子機器では、近年、液晶装置等の画像生成装置の前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、情報の入力を行う。このようなタッチパネルは、検出空間内において対象物体の位置を検出するための位置検出装置として構成される。
このような位置検出装置の検出方式として、抵抗膜方式、超音波方式、静電容量方式、光学式等が知られているが、光学式は耐環境性、透過率、応答速度に優れているという利点がある（特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２９５６４４号公報
【特許文献２】特開２００４−３０３１７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１、２に記載の光学式位置検出装置は、表示画面に接触する指などの位置を検出する２次元平面上の位置検出装置であるため、３次元空間における対象物体の位置検出は出来ないという課題があった。このため、検出する２次元平面を積み重ねて３次元空間の位置検出を行う方法が考えられたが、この場合、位置検出空間が積み重ねた光源や光検出部に囲まれてしまうために視認性や操作性を損ねるという問題があった。また、装置が大きくなってしまう、コストが高くなるという課題もあった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］本適用例にかかる光学式位置検出装置は、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であって、第１方向に延在する導光部材と、該導光部材の第１方向における一方の端部から当該導光部材内に検出光を入射させる第１検出用光源と、導光部材の第１方向における他方の端部から当該導光部材内に検出光を入射させる第２検出用光源とを備え、第１方向と交差する第２方向に複数並列に配置され、第１検出用光源および第２検出用光源から出射された検出光を、導光部材を介して第１方向および第２方向と交差する第３方向に出射する線状光源ユニットと、第１検出用光源および第２検出用光源を駆動する光源駆動部と、線状光源ユニットからの検出光の出射空間に位置する対象物体により反射された検出光を受光する光検出部と、複数の線状光源ユニットにおいて点灯する線状光源ユニットに対応した光検出部の受光結果に基づいて第２方向における対象物体の位置を検出し、第１検出用光源が点灯した時の光検出部の受光結果と、第２検出用光源が点灯した時の光検出部の受光結果とを用いて第１方向における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。
【０００７】
本適用例において、「光検出部の受光結果」に基づいて対象物体の位置を検出するとは、光検出部での受光強度自身を用いて対象物体の位置を検出する場合、および光検出部での受光強度が所定の値になるように検出用光源駆動部に供給する電流値を調整した場合の電流値（制御量）に基づいて対象物体の位置を検出する場合の双方を含む意味である。
【０００８】
本適用例によれば、第３方向に出射する線状光源ユニットが第２方向に複数並列配置されているので、線状光源ユニットが順次点灯した際、点灯する線状光源ユニットの第３方向に重なる位置に対象物体が存在した場合に、光検出部の受光強度が大きくなる。従って、位置検出部は、第１方向と第２方向とで構成される平面から第３方向に離れて位置する物体の第２方向（線状光源ユニットが配列されている方向）における位置を検出することができる。また、第１検出用光源が点灯すると、検出光の出射空間には、第１検出用光源が位置する側から第２検出用光源が位置する側に向けて強度が低下していく検出光の光強度分布が形成される。また、第２検出用光源が点灯すると、検出光の出射空間には、第２検出用光源が位置する側から第１検出用光源が位置する側に向けて強度が低下していく検出光の光強度分布が形成される。かかる光強度分布において、検出光の強度と検出用光源からの距離とは所定の相関性を有しており、光検出部での受光強度は、対象物体が位置する箇所での検出光の強度と相関性を有している。従って、光検出部での受光結果を用いれば、導光部材が延在する方向（第１方向）における対象物体の位置を検出することができる。
【０００９】
このように、本適用例によると、３次元空間に位置する物体の第１方向および第２方向における位置を検出することができる。また、検出空間の周辺に多数の光学素子を配置する必要がないため、低コストでコンパクトな、視認性や操作性を損ねることのない光学式位置検出装置を提供することができる。さらに、複数の線状光源ユニットが第２方向に配列されているので、第２方向で離間した位置に複数の対象物体が存在する場合、複数の対象物体の各々の位置を検出することができる。
【００１０】
［適用例２］上記適用例にかかる光学式位置検出装置において、検出光の出射空間を介さずに光検出部に入射する参照光を出射する参照用光源を備え、位置検出部は、第１検出用光源および第２検出用光源のうち少なくともどちらか一方を点灯した時の光検出部の受光結果と参照光を点灯した時の受光結果とを用いて、第３方向における対象物体の位置を検出することを特徴とする。
【００１１】
本適用例によれば、参照用光源から光検出部に入射する参照光を基準光とし、線状光源ユニットの出射面からの距離に応じ減衰した検出光と基準光とを比較することで、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。つまり、上記適用例の効果に加えて、第３方向における位置も検出することができるため、３次元空間における物体の位置が検出できる。
【００１２】
［適用例３］上記適用例にかかる光学式位置検出装置において、位置検出部は、第２方向における対象物体の位置を検出する際、複数の線状光源ユニットのうち、隣り合う線状光源ユニットが順次点灯した時の光検出部の受光結果を比較した結果に基づいて、光検出部の受光結果が等しくなるように第１検出用光源の出射強度と第２検出用光源の出射強度とを調整する補間処理を行い、第２方向における対象物体の位置を検出することを特徴とする。
【００１３】
本適用例によれば、線状光源ユニットごとの対象物体の位置を検出することにより、対象物体が複数存在することを認識することができる。
【００１４】
［適用例４］上記適用例にかかる光学式位置検出装置において、位置検出部は、第２方向における対象物体の位置を検出する際、複数の線状光源ユニットを順次点灯させた時の光検出部の受光結果が等しくなるように複数の線状光源ユニットの出射強度を調整する補間処理を行い、第２方向における対象物体の位置を検出することを特徴とする。
【００１５】
本適用例によれば、線状光源ユニットの第２方向における検出階調を増やすことができるため、第２方向における精度を向上させることができる。
【００１６】
［適用例５］上記適用例にかかる光学式位置検出装置において、線状光源ユニットに対する第１方向と第２方向と第３方向との少なくとも２つ以上の検出結果から対象物体の延在方向を算出することを特徴とする。
【００１７】
本適用例によれば、対象物体がどの方向から指しているかが分かるため、角度を指定した対象物体の選択が可能になる。
【００１８】
［適用例６］上記適用例にかかる光学式位置検出装置において、光検出部と異なる位置に、対象物体により反射された検出光を受光する補正用光検出部を配置し、該補正用光検出部で対象物体の位置を検出した結果を更に用いて対象物体の位置を検出することを特徴とする。
【００１９】
本適用例によれば、対象物体の検出方向を複数持てることで死角がなくなり、これによってさらに検出精度を向上させることができる。
【００２０】
［適用例７］上記適用例にかかる光学式位置検出装置において、導光部材に対して検出光の出射側には、第３方向に平行光を出射する出射方向制御部が配置されていることを特徴とする。
【００２１】
本適用例によれば、導光部材に対して検出光の出射側に検出光の光強度分布を好適に形成することができ、検出精度が向上する。
【００２２】
［適用例８］上記適用例にかかる光学式位置検出装置において、検出光は赤外光であることを特徴とする。
【００２３】
本適用例によれば、検出光が視認されないので、表示装置に光学式位置検出装置を設けた場合でも表示を妨げない等、光学式位置検出装置を各種機器に用いることができる。
【００２４】
［適用例９］上記に記載の光学式位置検出装置を備える表示装置。
【００２５】
表示装置として上記の光学式位置検出装置を用いることにより、３次元表示された画像などを参照しながら情報の入力を行う機器としての活用ができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施形態１に係る光学式位置検出装置の構成図。
【図２】実施形態１に係る光源部の構成を示す斜視図。
【図３】（ａ）；Ｙ軸方向における光強度分布の説明図、（ｂ）；Ｚ軸方向における光強度分布の説明図。
【図４】（ａ１）、（ａ２）、（ｂ１）、（ｂ２）、（ｃ１）、（ｃ２）；Ｘ座標検出動作を示す平面図。
【図５】Ｘ座標検出方法を示す斜視図。
【図６】（ａ１）、（ａ２）、（ｂ１）、（ｂ２）；Ｙ座標検出方法を示す斜視図。
【図７】（ａ）、（ｂ）；位置検出用光源同士の差動により座標検出を行う際の基本原理を示す説明図。
【図８】（ａ）、（ｂ）；位置検出用光源と参照用光源との差動により座標検出を行う際の基本原理を示す説明図。
【図９】Ｚ座標検出動作を示す斜視図。
【図１０】線状光源ユニットに用いた出射方向制御部材の説明図。
【図１１】（ａ）；位置検出機能付き直視型表示装置の分解斜視図。（ｂ）；位置検出機能付き直視型表示装置の側面図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、各層や各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各部材の尺度を実際とは異ならしめている。なお、以下の説明においては、互いに交差する３方向（第１方向、第２方向および第３方向）をＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向としてあり、Ｘ軸方向が第２方向に相当し、Ｙ軸方向が第１方向に相当し、Ｚ軸方向が第３方向に相当する。また、検出光の出射方向をＺ軸方向として説明する。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、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。
【００２８】
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る光学式位置検出装置の構成図、図２は、光源部の構成を示す斜視図である。
【００２９】
図１において、本形態の光学式位置検出装置１０は、光源部１１、受光部１２、光源駆動部１４、位置検出部５０などから構成される。
図２において、光源部１１は、複数の線状光源ユニット１３、反射層６１、遮光層６９などから構成され、Ｚ軸方向の一方側Ｚ１から他方側Ｚ２に向けて検出光Ｌ２を出射する。
受光部１２は、検出光Ｌ２のうち、対象物体Ｏｂ（図２ではＯｂａ、Ｏｂｂ）で反射した光Ｌ３（図２ではＬ３ａ、Ｌ３ｂ）の一部を受光する光検出部３０、参照用光源１２Ｒなどから構成されている。
複数の線状光源ユニット１３は、Ｙ軸方向（第１方向）に延在する導光部材４０、導光部材４０のＹ軸方向における一方側Ｙ１の端部から導光部材４０内に検出光Ｌ２を入射させる第１検出用光源１２１、および導光部材４０のＹ軸方向における他方側Ｙ２の端部から導光部材４０内に検出光Ｌ２を入射させる第２検出用光源１２２などから構成されている。
【００３０】
線状光源ユニット１３は、複数の対象物体Ｏｂの位置を検出すべき領域の大きさ等によって最適な数が設けられ、図２には、８つの線状光源ユニット１３ａ〜１３ｈを用いた例が示されている。ここで、線状光源ユニット１３（線状光源ユニット１３ａ〜１３ｈ）はＸ軸方向の一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に向けて互いに平行に並列配置されている。
【００３１】
複数の線状光源ユニット１３のいずれにおいても、導光部材４０は角棒状の導光板であり、かかる導光板はアクリル樹脂等の透光材料からなる。導光部材４０の４つの側面のうち、Ｘ軸方向の両端面には遮光層６９が設けられており、Ｘ軸方向で隣り合う導光部材４０の間に遮光層６９が介在している。このため、線状光源ユニット１３が点灯した際、検出光が隣りの線状光源ユニット１３に用いた導光部材４０に入射することがない。遮光層６９としては、好適例として、反射性金属層等を用いている。この場合、遮光層６９は反射性を有することになる。また、遮光層６９については黒色の樹脂層等によって構成されてもよい。
【００３２】
線状光源ユニット１３において、第１検出用光源１２１（第１検出用光源１２１ａ〜１２１ｈ）は、導光部材４０のＹ軸方向における一方側Ｙ１の端面４０１に対向している。また、導光部材４０に対してＺ軸方向の一方側Ｚ１には、反射シートや反射板からなる反射層６１が設けられている。このため、線状光源ユニット１３において、第１検出用光源１２１から出射された検出光Ｌ２（図２では、検出光Ｌ２ａ）は、導光部材４０の端面４０１から入射した後、導光部材４０の内部をＹ軸方向の他方側Ｙ２に向けて伝播しながら、導光部材４０のＺ軸方向の他方側Ｚ２に位置する光出射面４０３から出射される。また、線状光源ユニット１３において、第２検出用光源１２２（第２検出用光源１２２ａ〜１２２ｈ）は、導光部材４０のＹ軸方向における他方側Ｙ２の端面４０２に対向している。このため、第２検出用光源１２２から出射された検出光Ｌ２（図２では、検出光Ｌ２ｂ）は、導光部材４０の端面４０２から入射した後、導光部材４０の内部をＹ軸方向の一方側Ｙ１に向けて伝播しながら、導光部材４０の光出射面４０３から出射される。
【００３３】
従って、導光部材４０に対してＺ軸方向の他方側Ｚ２が検出光Ｌ２の出射空間になっており、かかる出射空間は、複数の対象物体Ｏｂの位置を検出する検出空間１０Ｒになっている。なお、導光部材４０の光出射面４０３に対しては、光学シートが重ねて配置されることもあり、かかる光学シートとしては、後述するように、検出光Ｌ２の出射方向を導光部材４０の光出射面４０３に対する法線方向に制御する出射方向制御部材が用いられる。
【００３４】
第１検出用光源１２１および第２検出用光源１２２は各々、ＬＥＤ（発光ダイオード）等により構成され、ピーク波長が８４０〜１０００ｎｍに位置する赤外光からなる検出光Ｌ２を発散光として放出する。
【００３５】
光検出部３０は、複数の線状光源ユニット１３が配置されている領域に対してＹ軸方向の他方側Ｙ２にずれ、かつ、Ｚ軸方向の他方側Ｚ２にずれた位置に配置されている。光検出部３０は、検出光Ｌ２の出射空間（検出空間１０Ｒ）に受光部３１を向けたフォトダイオードやフォトトランジスター等からなり、本形態においては、光検出部３０は好適例として、赤外域に感度ピークを備えたフォトダイオードを用いている。
【００３６】
ここで、光検出部３０は、線状光源ユニット１３に対してＹ軸方向にずれた位置に配置されている。対象物体Ｏｂａ、Ｏｂｂで反射した検出光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂが光検出部３０に到達するまでの距離が長いと、光検出部３０での受光強度が低くなる。
【００３７】
本形態の光学式位置検出装置１０において、光源部１１は、光検出部３０の側方もしくは上下位置に参照用光源１２Ｒを備えており、かかる参照用光源１２Ｒも、第１検出用光源１２１および第２検出用光源１２２と同様、ピーク波長が８４０〜１０００ｎｍに位置する赤外光からなる参照光Ｌｒを発散光として放出する。ここで、参照用光源１２Ｒから出射される参照光Ｌｒは、参照用光源１２Ｒの向きや、参照用光源１２Ｒに設けられる遮光カバー（図示せず）等によって出射方向が制限されており、検出空間１０Ｒを介さずに光検出部３０に入射するようになっている。
【００３８】
（光強度分布の説明）
図３（ａ）は、線状光源ユニット１３によって形成されるＹ軸方向における光強度分布の説明図、（ｂ）は、Ｚ軸方向における光強度分布の説明図である。
図２に示す導光部材４０において、光出射面４０３または光出射面４０３との反対側の面４０４には、表面凹凸構造、プリズム構造、散乱層（図示せず）等が設けられており、このような光散乱構造によって、端面４０１、４０２から入射して内部を伝播する検出光Ｌ２（検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ）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４０３より出射される。その際、光出射面４０３から出射される検出光Ｌ２の出射強度は、端面４０１、４０２からの距離（導光部材４０内での伝播距離）に応じて変化する。
【００３９】
このため、端面４０１から入射した検出光Ｌ２ａの出射強度は、図３（ａ）に実線で示すように、Ｙ軸方向の一方側Ｙ１（端面４０１の側）から他方側Ｙ２（端面４０２の側）に向けて単調減少し、検出空間１０Ｒには、Ｙ軸方向の一方側Ｙ１から他方側Ｙ２に単調減少する光強度分布Ｌ２Ｇａが形成される。これに対して、端面４０２から入射した検出光Ｌ２ｂの出射強度は、図３（ａ）に点線で示すように、Ｙ軸方向の他方側Ｙ２（端面４０２の側）から一方側Ｙ１（端面４０１の側）に向けて単調減少し、検出空間１０Ｒには、Ｙ軸方向の他方側Ｙ２から一方側Ｙ１に単調減少する光強度分布Ｌ２Ｇｂが形成される。本形態では、図３（ａ）に示す光強度分布が直線的になるように導光部材４０が構成されており、かかる光強度分布Ｌ２Ｇａ、Ｌ２Ｇｂは、後述するように、対象物体ＯｂのＹ座標を検出するのに利用される。
【００４０】
また、検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂが形成する光強度分布を合成すると、図３（ａ）に一点鎖線で示す光強度分布Ｌ２Ｇａｂが形成され、図３（ｂ）に示すように、導光部材４０からのＺ軸方向の距離に応じて変化する。より具体的には、端面４０１、４０２から同時に検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂが入射すると、検出空間１０Ｒには、図３（ｂ）に示すように、Ｚ軸方向の一方側Ｚ１から他方側Ｚ２に単調減少する光強度分布Ｌ２Ｇａｂが形成され、かかる光強度分布Ｌ２Ｇａｂにおいて、Ｙ軸方向では強度が一定である。かかる光強度分布Ｌ２Ｇａｂは、後述するように、対象物体ＯｂのＺ座標を検出するのに利用される。
【００４１】
（位置検出部等の構成）
図１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１４は、複数の線状光源ユニット１３および参照用光源１２Ｒを駆動する光源駆動回路１４０と、光源駆動回路１４０を介して複数の線状光源ユニット１３における第１検出用光源１２１および第２検出用光源１２２の点灯、および参照用光源１２Ｒの点灯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、複数の線状光源ユニット１３（線状光源ユニット１３ａ〜１３ｈ）の第１検出用光源１２１および第２検出用光源１２２を駆動する光源駆動回路１４０（光源駆動回路１４０ａ〜１４０ｈ）と、参照用光源１２Ｒを駆動する光源駆動回路１４０ｒとを備えている。
【００４２】
光検出部３０には位置検出部５０が電気的に接続されており、光検出部３０での検出結果は位置検出部５０に出力される。位置検出部５０は、光検出部３０での検出結果に基づいて対象物体Ｏｂの位置を検出するための信号処理部５５と、対象物体ＯｂのＹ座標（第１方向における位置）を検出するＹ座標検出部５２と、対象物体ＯｂのＸ座標（第２方向における位置）を検出するＸ座標検出部５１、対象物体ＯｂのＺ座標（第３方向における位置）を検出するＺ座標検出部５３とを備えている。このように構成した位置検出部５０と光源駆動部１４とは連動して動作し、後述する位置検出を行なう。なお、以下に説明する座標検出を行なうにあたっては、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、位置検出部５０に論理回路等のハードウェアを用いた構成を採用することもできる。
【００４３】
（Ｘ座標検出動作）
図４（ａ１）〜（ｃ２）は、光学式位置検出装置１０におけるＸ座標検出動作を示す平面図である。なお、本図では、点灯している光源についてはグレーで表してある。
【００４４】
本形態の光学式位置検出装置１０において、複数の対象物体ＯｂのＸ座標を検出するには、複数の線状光源ユニット１３において点灯する線状光源ユニット１３が切り換わった際の光検出部３０の受光結果に基づいて複数の対象物体Ｏｂの各Ｘ座標を検出する。
【００４５】
より具体的には、まず、図４（ａ１）に示すように、線状光源ユニット１３のうち、線状光源ユニット１３ａの第１検出用光源１２１ａを点灯させる一方、他の検出用光源を消灯させる。次に、図４（ａ２）に示すように、線状光源ユニット１３ａの第２検出用光源１２２ａを点灯させる一方、他の検出用光源を消灯させる。次に、図４（ｂ１）に示すように、線状光源ユニット１３ｂの第１検出用光源１２１ｂを点灯させる一方、他の検出用光源を消灯させる。次に、図４（ｂ２）に示すように、線状光源ユニット１３ｂの第２検出用光源１２２ｂを点灯させる一方、他の検出用光源を消灯させる。次に、図４（ｃ１）に示すように、線状光源ユニット１３ｃの第１検出用光源１２１ｃを点灯させる一方、他の検出用光源を消灯させる。次に、図４（ｃ２）に示すように、線状光源ユニット１３ｃの第２検出用光源１２２ｃを点灯させる一方、他の検出用光源を消灯させる。なお、図示を省略するが、同様な動作は、他の線状光源ユニット１３ｄ〜１３ｈでも同様に実施される。
【００４６】
かかる動作中、図１を参照して説明したＸ座標検出部５１は、光検出部３０での受光結果を監視し、各線状光源ユニット１３において、第１検出用光源１２１が点灯した際の光検出部３０での受光強度と、第２検出用光源１２２が点灯した際の光検出部３０での受光強度とを合算した値を線状光源ユニット１３が点灯した際の受光強度とする。かかる受光結果において、対象物体Ｏｂに対してＺ軸方向で重なる位置にある線状光源ユニット１３が点灯した際、他の線状光源ユニット１３が点灯した際と比較して光検出部３０での受光強度が大きくなる。
【００４７】
図５は、Ｘ座標検出方法を示す斜視図であり、２つの対象物体Ｏｂａ、Ｏｂｂが検出空間１０Ｒに位置する場合を例示している。対象物体Ｏｂａは、２つの線状光源ユニット１３ｂ、１３ｃとＺ軸方向で重なる位置に、対象物体Ｏｂｂは、２つの線状光源ユニット１３ｅ、１３ｆとＺ軸方向で重なる位置にある。また対象物体Ｏｂｂと比較し対象物体Ｏｂａの方が線状光源ユニット１３に近く位置している。
【００４８】
この場合、線状光源ユニット１３ｂ、１３ｃが点灯した際の光検出部３０での受光強度は、他の線状光源ユニット１３ａ、１３ｄ〜１３ｈが点灯した際の光検出部３０での受光強度より大きい。従って、Ｘ座標検出部５１は、光検出部３０での受光強度を用いれば、対象物体ＯｂａのＸ座標は、線状光源ユニット１３ｂ、１３ｃが位置する箇所に相当することがわかる。次に、線状光源ユニット１３ａ〜１３ｈが点灯した際の光検出部３０の受光強度において、線状光源ユニット１３ｂ、１３ｃに次ぐ受光強度のピークが１３ｅ、１３ｆである。従って、Ｘ座標検出部５１は、光検出部３０での受光強度を用いれば、対象物体ＯｂｂのＸ座標は、線状光源ユニット１３ｅ、１３ｆが位置する箇所に相当することがわかる。
【００４９】
また、Ｘ座標検出部５１は、線状光源ユニット１３ｂが点灯した際と、線状光源ユニット１３ｃが点灯した際とにおける光検出部３０での受光強度との比を求めれば、補間処理を行なうことができ、Ｘ軸方向における対象物体Ｏｂａの位置をより高い分解能で検出することができる。より具体的には、線状光源ユニット１３ｂのＸ軸方向における中心位置と、線状光源ユニット１３ｃのＸ軸方向における中心位置との間を上記の比で内分した値を対象物体ＯｂａのＸ座標として検出すれば、Ｘ軸方向における対象物体Ｏｂａの位置をより高い分解能で検出することができる。すなわち、線状光源ユニット１３ｂが点灯した際の光検出部３０での検出強度が、線状光源ユニット１３ｃが点灯した際より大きいときには、線状光源ユニット１３ｂのＸ軸方向における中心位置と、線状光源ユニット１３ｃのＸ軸方向における中心位置との間のうち、線状光源ユニット１３ｂに近い位置を対象物体ＯｂａのＸ座標として検出することができる。同様にして、線状光源ユニット１３ｆが点灯した際の光検出部３０での検出強度が、線状光源ユニット１３ｅが点灯した際より大きいときには、対象物体ＯｂｂのＸ座標を線状光源ユニット１３ｆに近い位置として検出することができる。
【００５０】
なお、図４に示す例では、各線状光源ユニット１３において第１検出用光源１２１および第２検出用光源１２２を順次点灯させたが、線状光源ユニット１３において第１検出用光源１２１および第２検出用光源１２２を同時点灯させ、点灯する線状光源ユニット１３を切り換えてもよい。また、各線状光源ユニット１３において第１検出用光源１２１および第２検出用光源１２２のうちの一方のみを点灯させ、点灯する線状光源ユニット１３を切り換えてもよい。
【００５１】
（Ｙ座標検出動作）
図６は、光学式位置検出装置１０におけるＹ座標検出方法を示す斜視図である。なお、図６では、点灯している光源についてはグレーで表してある。図７は、光学式位置検出装置１０において、位置検出用光源同士の差動により座標検出を行なう際の基本原理を示す説明図であり、図７（ａ）、（ｂ）は、対象物体Ｏｂａの位置と光検出部３０での受光強度との関係を模式的に示す説明図、および光検出部３０での受光強度が等しくなるように検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂの出射強度を調整する様子を模式的に示す説明図である。なお、以下の方法で対象物体ＯｂｂのＹ座標も求めることができるが、ここでは対象物体Ｏｂａの内容について記載する。
【００５２】
光学式位置検出装置１０において、対象物体Ｏｂａの各Ｙ座標を検出するには、図３（ａ）を参照して説明した光強度分布を利用するとともに、第１検出用光源１２１と第２検出用光源１２２との差動を利用する。
【００５３】
より具体的には、まず、Ｘ座標の検出時に光検出部３０での受光強度が高い線状光源ユニット１３ｂにおいて、図６（ａ１）に示すように、第１検出用光源１２１ｂを点灯させる一方、他の検出用光源を消灯させる。その結果、検出光Ｌ２ａは、図７（ａ）に示すように、Ｙ軸方向の一方側Ｙ１から他方側Ｙ２に向けて強度が単調減少する光強度分布Ｌ２Ｇａが形成される。次に、図６（ａ２）に示すように、線状光源ユニット１３ｂの第２検出用光源１２２ｂを点灯させる一方、他の検出用光源を消灯させる。その結果、検出光Ｌ２ｂは、Ｙ軸方向の他方側Ｙ２から一方側Ｙ１に向けて強度が単調減少する光強度分布Ｌ２Ｇｂが形成される。その際、光強度分布Ｌ２Ｇａ、Ｌ２Ｇｂについては互いに逆向きで、かつ、同一の強度とする。
【００５４】
このような期間中、検出空間１０Ｒに対象物体Ｏｂａが配置されると、対象物体Ｏｂａにより検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂが反射され、その反射光の一部が光検出部３０により検出される。その際、対象物体Ｏｂａでの反射強度は、対象物体Ｏｂａが位置する箇所での検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂの強度に比例し、光検出部３０での受光強度は対象物体Ｏｂａでの反射強度に比例する。従って、光検出部３０での受光強度ＬＧａ、ＬＧｂは、対象物体Ｏｂａの位置に対応する値となる。
【００５５】
次に、光検出部３０での受光強度ＬＧａ、ＬＧｂが等しくなるように第１検出用光源１２１ｂおよび第２検出用光源１２２ｂに供給する駆動電流値を調整し、検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂの出射強度を調整する（図７（ｂ）の点線から実線に調整）。そして、光検出部３０での受光強度ＬＧａ、ＬＧｂが等しくなったときの第１検出用光源１２１ｂに対する駆動電流の調整量ΔＬＸａと第２検出用光源１２２ｂに対する駆動電流の調整量ΔＬＸｂとの比や差を利用すれば、Ｙ軸方向において対象物体Ｏｂａが第１検出用光源１２１ｂと第２検出用光源１２２ｂとの間のいずれの位置に存在するかを検出できることになる。かかる方法によれば、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部３０に入射した場合でも、受光強度ＬＧａ、ＬＧｂが等しくなるように第１検出用光源１２１ｂ、および第２検出用光源１２２ｂに対する制御量（駆動電流）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。
【００５６】
なお、対象物体ＯｂａのＹ座標を検出する際、線状光源ユニット１３ｂにおける第１検出用光源１２１ｂと第２検出用光源１２２ｂとの差動に加えて、図６（ｂ１）、（ｂ２）に示すように、線状光源ユニット１３ｃにおいて第１検出用光源１２１ｃと第２検出用光源１２２ｃとを差動させ、線状光源ユニット１３ｂ、１３ｃにおける２つの結果の平均等を用いてもよい。
【００５７】
（別のＹ座標検出動作）
図８は、光学式位置検出装置１０において位置検出用光源と参照用光源との差動により座標検出を行なう際の基本原理を示す説明図であり、図８（ａ）、（ｂ）は、対象物体Ｏｂａの位置と検出光Ｌ２等の受光強度との関係を示す説明図、および光源への駆動電流を調整した後の様子を示す説明図である。
【００５８】
本形態の光学式位置検出装置１０においては、検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂの直接的な差動に代えて、検出光Ｌ２ａと参照光Ｌｒとの差動と、検出光Ｌ２ｂと参照光Ｌｒとの差動とを利用し、最終的に検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂを差動させた場合と同様な結果を導いてもよい。かかる検出光Ｌ２ａと参照光Ｌｒとの差動、および検出光Ｌ２ｂと参照光Ｌｒとの差動は、以下のようにして実行される。
【００５９】
図８（ａ）に示すように、検出空間１０Ｒに対象物体Ｏｂａが存在する状態においては、第１検出用光源１２１ｂから対象物体ＯｂａまでのＹ軸方向への距離と、光検出部３０での検出光Ｌ２ａの受光強度Ｄａとは、実線ＳＡで示すように単調に変化する。これに対して、参照用光源１２Ｒから出射された参照光Ｌｒの光検出部３０での受光強度は、実線ＳＲで示すように、対象物体Ｏｂａの位置にかかわらず、一定である。従って、光検出部３０での検出光Ｌ２ａの受光強度Ｄａと、光検出部３０での参照光Ｌｒの受光強度Ｄｒとは、相違している。
【００６０】
次に、図８（ｂ）に示すように、第１検出用光源１２１ｂに対する駆動電流、および参照用光源１２Ｒに対する駆動電流のうちの少なくとも一方を調整し、光検出部３０での検出光Ｌ２ａの受光強度Ｄａと、参照光Ｌｒの光検出部３０での受光強度Ｄｒとを一致させる。このような差動は、参照光Ｌｒと検出光Ｌ２ａとの間で行なわれるとともに、参照光Ｌｒと第２検出用光源１２２ｂから出射された検出光Ｌ２ｂとの間でも行なわれる。その際、第１検出用光源１２１ｂと差動させたときと、第２検出用光源１２２ｂと差動させたときとにおいて、参照光Ｌｒの光検出部３０での受光強度Ｄｒを一定としておけば、光検出部３０での検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂの受光強度と光検出部３０での参照光Ｌｒの受光強度とが等しくなった時点での第１検出用光源１２１ｂに対する駆動電流と、第２検出用光源１２２ｂに対する駆動電流との比や差を求めることができる。また、光検出部３０での検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂの受光強度と光検出部３０での参照光Ｌｒの受光強度とが等しくなった時点での第１検出用光源１２１ｂに対する駆動電流の調整量と、第２検出用光源１２２ｂに対する駆動電流の調整量との比や差を求めることができる。かかる比や差を用いても、対象物体ＯｂａのＹ座標を検出することができる。
【００６１】
なお、対象物体ＯｂａのＹ座標を検出する際、線状光源ユニット１３ｂにおいて第１検出用光源１２１ｂおよび第２検出用光源１２２ｂと、参照用光源１２Ｒとの差動に加えて、線状光源ユニット１３ｃにおいて第１検出用光源１２１ｃおよび第２検出用光源１２２ｃと、参照用光源１２Ｒとを差動させ、線状光源ユニット１３ｂ、１３ｃにおける２つの結果の平均等を用いてもよい。
【００６２】
（Ｚ座標検出動作）
図９は、光学式位置検出装置１０におけるＺ座標検出動作を示す斜視図である。なお、以下の説明では対象物体Ｏｂａについて記載するが、対象物体Ｏｂｂについても同様の方法でＺ座標を検出することができる。
【００６３】
本形態の光学式位置検出装置１０においては、図３（ｂ）を参照して説明した光強度分布Ｌ２Ｇａｂを利用して対象物体ＯｂａのＺ座標を検出する。その際、検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂと参照光Ｌｒとの差動とを利用する。
【００６４】
より具体的には、Ｘ座標の検出時に光検出部３０での受光強度が高い線状光源ユニット１３ｂにおいて、図９に示すように、第１検出用光源１２１ｂおよび第２検出用光源１２２ｂを点灯させる一方、他の検出用光源を消灯させる。その結果、検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂは、図３（ｂ）に示すように、Ｚ軸方向の一方側Ｚ１から他方側Ｚ２に向けて強度が単調減少する光強度分布Ｌ２Ｇａｂが形成される。従って、検出空間１０Ｒに対象物体Ｏｂａが存在する状態においては、図８（ａ）を参照して説明したように、線状光源ユニット１３ｂの導光部材４０から対象物体ＯｂａまでのＺ軸方向への距離と、光検出部３０での検出光Ｌ２（Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ）の受光強度Ｄａとは、実線ＳＡで示すように単調に変化する。これに対して、参照用光源１２Ｒから出射された参照光Ｌｒの光検出部３０での受光強度は、実線ＳＲで示すように、対象物体Ｏｂａの位置にかかわらず、一定である。従って、光検出部３０での検出光Ｌ２ａの受光強度Ｄａと、光検出部３０での参照光Ｌｒの受光強度Ｄｒとは、相違している。
【００６５】
次に、図８（ｂ）に示すように、第１検出用光源１２１ｂおよび第２検出用光源１２２ｂに対する駆動電流、および参照用光源１２Ｒに対する駆動電流のうちの少なくとも一方を調整し、光検出部３０での検出光Ｌ２ａの受光強度Ｄａと、参照光Ｌｒの光検出部３０での受光強度Ｄｒとを一致させる。従って、光検出部３０での検出光Ｌ２（検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ）の受光強度と光検出部３０での参照光Ｌｒの受光強度とが等しくなった時点での第１検出用光源１２１ｂおよび第２検出用光源１２２ｂに対する駆動電流や駆動電流の調整量によって、対象物体ＯｂａのＺ座標を検出することができる。
【００６６】
なお、対象物体ＯｂａのＺ座標を検出する際、線状光源ユニット１３ｂにおいて第１検出用光源１２１ｂおよび第２検出用光源１２２ｂと、参照用光源１２Ｒとの差動に加えて、線状光源ユニット１３ｃにおいて第１検出用光源１２１ｃおよび第２検出用光源１２２ｃと、参照用光源１２Ｒとを差動させ、線状光源ユニット１３ｂ、１３ｃにおける２つの結果の平均等を用いてもよい。
【００６７】
また、第１検出用光源１２１ｂおよび第２検出用光源１２２ｂを同時点灯させた際の光検出部３０の受光結果に代えて、第１検出用光源１２１ｂおよび第２検出用光源１２２ｂを参照用光源１２Ｒと差動させながら順次点灯させた結果を用いても良い。第１検出用光源１２１ｂが点灯した際に得られた結果と、第２検出用光源１２２ｂが点灯した際に得られた結果とを合成すれば、第１検出用光源１２１ｂおよび第２検出用光源１２２ｂを同時点灯させた際の光検出部３０の受光結果と同等な結果が得られる。
【００６８】
（対象物体Ｏｂｂの位置検出）
本形態の光学式位置検出装置１０において、複数の線状光源ユニット１３は、Ｘ軸方向に配列され、かつ、複数の線状光源ユニット１３は各々、独立して検出光を出射する。このため、Ｘ軸方向で離間した位置に対象物体Ｏｂａとは別の対象物体Ｏｂｂが存在する場合、Ｘ座標検出の際に対象物体Ｏｂｂが存在することを検出することができる。それ故、対象物体Ｏｂｂに対応する線状光源ユニット１３において上記のＹ座標検出およびＸ座標検出を行なえば、対象物体Ｏｂｂについて、Ｘ座標、Ｙ座標およびＺ座標を検出することができる。
【００６９】
また、本形態の光学式位置検出装置１０において、光検出部３０と異なる位置に、光検出部３０と同等の機能を持つ補正用光検出部（図示せず）を１つ、あるいは複数配置し、この補正用光検出部で得られる検出結果を更に用いて、検出する対象物体の位置を補正することができる。より具体的には、対象物体を検出する方向を複数持つことにより、反射光が遮られることによる死角がなくなり、これによって更に検出する精度を向上させることができる。また、物体が反射する方向によって光強度の差異が生ずる場合の補正などに活用することもできる。
【００７０】
（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では、導光部材４０、第１検出用光源１２１および第２検出用光源１２２を備えた線状光源ユニット１３が複数並列配置されているので、複数の線状光源ユニット１３が順次点灯した際、複数の対象物体Ｏｂと重なる位置の線状光源ユニット１３が点灯すると、光検出部３０の受光強度が大きくなる。従って、位置検出部５０は、線状光源ユニット１３が配列されているＸ軸方向（第２方向）における複数の対象物体Ｏｂの位置を検出することができる。
【００７１】
また、光強度分布Ｌ２Ｇａ、Ｌ２Ｇｂ（図３（ａ））において、光検出部３０での受光強度は、対象物体Ｏｂが位置する箇所と相関性を有している。従って、光検出部３０での受光結果を用いれば、導光部材４０が延在するＹ軸方向（第１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。このように、本形態では、Ｙ軸方向（第１方向）における対象物体Ｏｂの位置検出に光強度分布Ｌ２Ｇａ、Ｌ２Ｇｂを利用するため、多数の光学素子を配置する必要がない。それ故、少ない部品点数で対象物体ＯｂのＹ座標を高い分解能をもって検出することができる。
【００７２】
また、本形態では、第１検出用光源１２１および第２検出用光源１２２を同時点灯させた際の光強度分布Ｌ２Ｇａｂ（図３（ｂ））において、光検出部３０での受光強度は、導光部材４０から対象物体ＯｂまでのＺ軸方向（第３方向）への距離と相関性を有している。従って、光検出部３０での受光結果を用いれば、導光部材４０から検出光が出射される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。また、Ｚ軸方向における対象物体Ｏｂの位置検出についても、光強度分布Ｌ２Ｇａｂを利用するため、多数の光学素子を配置する必要がない。それ故、少ない部品点数で複数の対象物体ＯｂのＺ座標を高い分解能をもって検出することができる。
【００７３】
また、複数の線状光源ユニット１３がＸ軸方向に配列されており、光検出部３０が線状光源ユニット１３に対してＹ軸方向にずれた位置に配列されているので、Ｘ軸方向で離間した位置に複数の対象物体Ｏｂが存在する場合、複数の対象物体Ｏｂの各々の位置を容易に検出することができる。
【００７４】
さらに、本形態において、位置検出部５０は、Ｘ軸方向における対象物体Ｏｂの位置を検出する際、隣り合う線状光源ユニット１３ｂ、１３ｃが順次点灯した際の光検出部３０の受光結果の比較結果に基づいて補間処理を行なってＸ軸方向における対象物体Ｏｂの位置を検出している。それ故、対象物体のＸ座標についても高い分解能をもって検出することができる。
【００７５】
また、位置検出部５０および光源駆動部１４は、光検出部３０での受光強度が等しくなるように検出光Ｌ２の出射強度と参照光Ｌｒの出射強度とを差動させるため、環境光の影響等を受けずに対象物体Ｏｂの位置を検出することができる。
【００７６】
また、複数の対象物体Ｏｂの各々のＸ座標を検出することができ、それぞれの位置に対応した線状光源ユニット１３によりＹ座標とＺ座標が検出できるため、複数の対象物体Ｏｂの３次元空間の位置を検出することができる。
【００７７】
また、各線状光源ユニット１３におけるＸ座標、Ｙ座標およびＺ座標の検出結果から対象物体Ｏｂの姿勢を検出することができる。さらに、対象物体Ｏｂの姿勢の時間経過による変化を検出することで、対象物体Ｏｂの３次元空間での動きを検出することができる。
【００７８】
また、検出光Ｌ２は赤外光であるため、検出光Ｌ２が視認されない。それ故、表示装置に光学式位置検出装置１０を設けた場合でも表示を妨げない等、光学式位置検出装置１０を各種機器に用いることができる。
【００７９】
以上ように、本実施形態によると、３次元空間における物体の位置や姿勢、動きを検出することができる。また、検出空間の周辺に多数の光学素子を配置する必要がないため、低コストでコンパクトな、視認性や操作性を損ねることのない光学式位置検出装置を提供することができる。さらに、複数の線状光源ユニット１３が第２方向に配列されているので、第２方向で離間した位置に複数の対象物体が存在する場合、複数の対象物体Ｏｂの各々の位置や姿勢、動きを検出することができる。
【００８０】
（検出光Ｌ２の出射方向制御）
図１０は、光学式位置検出装置１０において線状光源ユニット１３に用いた出射方向制御部材の説明図である。
【００８１】
光学式位置検出装置１０においては、線状光源ユニット１３から検出光Ｌ２を出射し、検出光Ｌ２が対象物体Ｏｂで反射した光Ｌ３の一部を光検出部３０で検出した結果に基づいて、対象物体Ｏｂの位置を検出する。従って、検出光Ｌ２は、導光部材４０の光出射面４０３に対する法線方向に出射されることが好ましい。そこで、図１０に示すように、導光部材４０に対して検出光Ｌ２の出射側には、検出光Ｌ２の出射方向を導光部材４０の光出射面４０３に対する法線方向に制御する出射方向制御部材が配置されている。
【００８２】
かかる出射方向制御部材として、図１０（ａ）に示す線状光源ユニット１３では、導光部材４０の光出射側に、拡散シート６２、プリズムシート６３、プリズムシート６３に対してプリズムの方向が直交するように配置されたプリズムシート６４、および視野角制御シート６５がこの順に重ねて配置されている。また、図１０（ｂ）に示す線状光源ユニット１３では、出射方向制御部材として、導光部材４０の光出射側に、拡散シート６２、プリズムシート６３、プリズムシート６３に対してプリズムの方向が直交するように配置されたプリズムシート６４、視野角制御シート６５、および視野角制御シート６５に対して光の制限方向が直交する視野角制御シート６６がこの順に重ねて配置されている。また、図１０（ｃ）に示す線状光源ユニット１３では、出射方向制御部材として、導光部材４０の光出射側には、プリズムシート６３、およびプリズムシート６３の偏向方向に対して直交する方向に光の制限方向が向く視野角制御シート６５がこの順に重ねて配置されている。
【００８３】
このように構成した線状光源ユニット１３において、プリズムシート６３は、検出光Ｌ２の出射方向をＹ軸方向に偏向させ、プリズムシート６４は、検出光Ｌ２の出射方向をＸ軸方向に偏向させる。また、視野角制御シート６５、６６は、透光性基材中にルーバーと称せられる遮光層が所定の間隔で配置されており、視野角制御シート６５は、Ｘ軸方向における検出光Ｌ２の出射角度を制限し、視野角制御シート６６は、Ｙ軸方向における検出光Ｌ２の出射角度を制限する。
【００８４】
（他の実施の形態）
上記実施の形態に係る光学式位置検出装置１０において、Ｘ座標、Ｙ座標、Ｚ座標を検出するための第１検出用光源１２１および第２検出用光源１２２の点灯順序や座標検出の順次等については、図４、図５、図６、図９を参照して説明した構成以外の構成を採用してもよい。例えば、図４を参照して説明したように、各線状光源ユニット１３において、第１検出用光源１２１および第２検出用光源１２２を順次点灯させる際に、検出用光源同士の差動や、検出用光源と参照用光源との差動を行い、その結果に基づいて、Ｘ座標、Ｙ座標、Ｚ座標を同時に検出してもよい。
【００８５】
（表示装置）
次に、上記に記載の光学式位置検出装置を備えた表示装置としての位置検出機能付き直視型表示装置を説明する。
【００８６】
図１１は、光学式位置検出装置１０を備えた位置検出機能付きスクリーン装置の説明する分解斜視図であり、図１１（ａ）、（ｂ）は、位置検出機能付きスクリーン装置をスクリーン面側からみた斜視図、および側方からみた説明図である。なお、本形態の位置検出機能付きスクリーン装置において、光学式位置検出装置１０の構成は、図１〜図１０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それらの説明を省略する。
【００８７】
図１１（ａ）、（ｂ）に示す位置検出機能付きスクリーン装置８は、投射型表示装置用の被投射部材であり、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）から画像が投射されるスクリーン８０と、図１〜図１０を参照して説明した光学式位置検出装置１０とを備えている。画像投射装置２５０は、筐体２４０の前面部２４１に設けられた投射レンズ系２１０からスクリーン装置８に向けて画像表示光Ｐｉを拡大投射する。従って、位置検出機能付きスクリーン装置８では、スクリーン８０において画像が投射されるスクリーン面８ａによって、情報が視認される視認面が構成されている。
【００８８】
かかる位置検出機能付きスクリーン装置８において、光学式位置検出装置１０は、スクリーン８０の裏面８ｂの側に複数の線状光源ユニット１３（光源部１１）を備え、スクリーン８０に対してスクリーン面側に光検出部３０および参照用光源１２Ｒを備えている。このため、線状光源ユニット１３は、スクリーン８０の裏面８ｂ側からスクリーン面８ａ側に設定された検出空間１０Ｒに検出光Ｌ２を出射することになる。また、光検出部３０は、検出光Ｌ２のうち、対象物体Ｏｂで反射した光Ｌ３を検出することになる。
【００８９】
従って、スクリーン８０として、検出光Ｌ２に対する透光性を備えているものが用いられている。より具体的には、スクリーン８０は、スクリーン面８ａ側に白い塗料が塗ってある布地や、エンボス加工された白いビニール素材からなるホワイトスクリーンからなり、赤外光からなる検出光Ｌ２に対して透光を有している。スクリーン８０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、スクリーン面８ａ側を構成する布地表面に樹脂加工を行なって光の反射率を高めたパールスクリーン、スクリーン面８ａ側に細かいガラス粉末が塗布して光の反射率を高めたピーススクリーンを用いることができ、このような場合も、スクリーン８０は、赤外光からなる検出光Ｌ２に対して透光性を備えている。なお、スクリーン８０は、表示される画像の品位を高めることを目的に、裏面８ｂに黒色の遮光層が形成される場合があり、このような場合、遮光層には、穴からなる透光部を複数形成しておく。
【００９０】
このように構成した位置検出機能付きスクリーン装置８において、検出空間１０Ｒは、スクリーン装置８に対する法線方向からみたとき四角形の領域であり、スクリーン装置８において画像投射装置２５０によって画像が投射される領域（画像表示領域２０Ｒ）と重なっている。このため、本形態の位置検出機能付きスクリーン装置８では、例えば、スクリーン８０に投射された画像の一部に指先等の対象物体Ｏｂを接近させれば、かかる対象物体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。つまり、３次元表示された画像を参照しながら情報の入力を行う機器としての活用を図る場合などに有用である。
【００９１】
なお、本形態では、位置検出機能付きスクリーン装置８として、画像投射装置２５０から画像が投射される投射型表示装置用のスクリーン装置を説明したが、電子黒板用のスクリーンに光学式位置検出装置１０を設けて電子黒板用の位置検出機能付きスクリーン装置を構成してもよい。
【符号の説明】
【００９２】
８…スクリーン装置（位置検出機能付き機器）、１０…光学式位置検出装置、１０Ｒ…検出空間（検出光の出射空間）、１１…光源装置、１２Ｒ…参照用光源、１３…線状光源ユニット、３０…光検出部、４０…導光部材、５０…位置検出部、１２１…第１検出用光源、１２２…第２検出用光源、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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