(57)【要約】【課題】受光信号を補正することで、対象物を精度良く検出することができる光学式検出装置、表示システム及び情報処理システム等を提供すること。【解決手段】光学式検出装置１００は、照射光ＬＴを出射する照射部ＥＵと、少なくとも照射光ＬＴが検出エリアＲＤＥＴに存在する対象物ＯＢにより反射されることによる反射光ＬＲを受光する受光部ＲＵと、受光部ＲＵからの受光信号の補正処理を行う補正部１３０と、補正部１３０からの補正後の受光信号に基づいて、対象物ＯＢの位置情報を検出する検出部１１０とを含む。補正部１３０は、検出エリアＲＤＥＴに対象物ＯＢが存在しない状態での受光信号に基づいて、補正前の受光信号に含まれる暗電流成分及びデフォールト光成分を低減する補正処理を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
照射光を出射する照射部と、
少なくとも前記照射光が検出エリアに存在する対象物により反射されることによる反射光を受光する受光部と、
前記受光部からの受光信号の補正処理を行う補正部と、
前記補正部からの補正後の受光信号に基づいて、前記対象物の位置情報を検出する検出部とを含み、
前記補正部は、前記検出エリアに前記対象物が存在しない状態での受光信号に基づいて、補正前の受光信号に含まれる暗電流成分及びデフォールト光成分を低減する補正処理を行う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、
前記受光部は、
前記対象物を検出する第１の受光素子と、暗電流を検出する第２の受光素子とを有し、
前記補正部は、
前記受光信号として、前記第１の受光素子からの第１の受光信号と、前記第２の受光素子からの第２の受光信号とを受け、
前記第１の受光信号と前記第２の受光信号とに基づいて、前記補正処理を行うことを特徴とする光学式検出装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記補正部は、
前記第１の受光信号と前記第２の受光信号との差分から求められた前記デフォールト光成分と、前記第２の受光信号から求められた前記暗電流成分とに基づいて、前記補正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、
前記補正部は、
前記第１の受光信号に対応する第１の信号と前記第２の受光信号に対応する第２の信号との差分信号を生成する第１の差分信号生成回路と、
前記差分信号を保持する保持回路と、
前記第１の受光信号に対応する前記第１の信号と、前記保持回路が保持する保持信号及び前記第２の受光信号に対応する前記第２の信号との差分信号を生成する第２の差分信号生成回路とを有することを特徴とする光学式検出装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記補正部は、
前記第１の受光信号を増幅し、増幅された信号を前記第１の信号として出力する第１の増幅回路と、
前記第２の受光信号を増幅し、増幅された信号を前記第２の信号として出力する第２の増幅回路とを有することを特徴とする光学式検出装置。
【請求項６】
請求項４又は５において、
前記第２の差分信号生成回路は、
前記検出エリアに存在する前記対象物を検出する対象物検出期間には、前記検出部に対して前記補正後の受光信号を出力することを特徴とする光学式検出装置。
【請求項７】
請求項４乃至６のいずれかにおいて、
前記照射部は、
第１の期間では、第１の照射光強度分布を有する第１の照射光を出射し、
第２の期間では、前記第１の照射光強度分布とは異なる第２の照射光強度分布を有する第２の照射光を出射し、
前記補正部は、
前記保持回路として、
前記第１の期間での前記保持信号を保持する第１の保持回路と、
前記第２の期間での前記保持信号を保持する第２の保持回路とを有することを特徴とする光学式検出装置。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれかにおいて、
前記照射部は、
第１の期間では、第１の照射光強度分布を有する第１の照射光を出射し、
第２の期間では、前記第１の照射光強度分布とは異なる第２の照射光強度分布を有する第２の照射光を出射することを特徴とする光学式検出装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかにおいて、
前記照射部は、
光源光を出射する光源部と、
前記光源部からの前記光源光を曲線状の導光経路に沿って導光する曲線形状のライトガイドと、
前記ライトガイドの外周側から出射される前記光源光を受け、曲線形状の前記ライトガイドの内周側から外周側へと向かう方向に前記照射光の照射方向を設定する照射方向設定部とを含むことを特徴とする光学式検出装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載の光学式検出装置と、
画像を表示する表示装置とを含むことを特徴とする表示システム。
【請求項１１】
請求項１乃至９のいずれかに記載の光学式検出装置と、
前記光学式検出装置からの検出情報に基づいて処理を行う情報処理装置と、
前記情報処理装置からの画像データに基づいて画像を表示する表示装置とを含むことを特徴とする情報処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学式検出装置、表示システム及び情報処理システム等に関する。
【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することで、情報を入力することなどが可能になる。このような表示装置における位置検出方式としては、例えば、特許文献１には、表示エリアに沿ってライトガイドを設け、複数の光源からライトガイドを介して照射光を照射し、その照射光が対象物で反射されることによる反射光を受光部で受光し、その受光結果に基づいて対象物の位置を検出する方式が開示されている。
【０００３】
しかし、このような光学式検出装置では、受光部が受光する光には、照射光が対象物以外の物から反射されることで生じるデフォールト光が含まれてしまう。受光結果にデフォールト光成分が含まれるために、対象物の位置情報を精度良く検出することが難しいなどの問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２９５３１８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、受光信号を補正することで、対象物を精度良く検出することができる光学式検出装置、表示システム及び情報処理システム等を提供できる。
【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、少なくとも前記照射光が検出エリアに存在する対象物により反射されることによる反射光を受光する受光部と、前記受光部からの受光信号の補正処理を行う補正部と、前記補正部からの補正後の受光信号に基づいて、前記対象物の位置情報を検出する検出部とを含み、前記補正部は、前記検出エリアに前記対象物が存在しない状態での受光信号に基づいて、補正前の受光信号に含まれる暗電流成分及びデフォールト光成分を低減する補正処理を行う光学式検出装置に関係する。
【０００７】
本発明の一態様によれば、光学式検出装置は、暗電流成分及びデフォールト光成分が低減された補正後の受光信号に基づいて対象物の位置情報を検出することができる。その結果、対象物の位置情報を精度良く検出することなどが可能になる。
【０００８】
また本発明の一態様では、前記受光部は、前記対象物を検出する第１の受光素子と、暗電流を検出する第２の受光素子とを有し、前記補正部は、前記受光信号として、前記第１の受光素子からの第１の受光信号と、前記第２の受光素子からの第２の受光信号とを受け、前記第１の受光信号と前記第２の受光信号とに基づいて、前記補正処理を行ってもよい。
【０００９】
このようにすれば、補正部は、第２の受光信号から暗電流成分の信号を検出することができるから、第１の受光信号に含まれる暗電流成分を低減することができる。
【００１０】
また本発明の一態様では、前記補正部は、前記第１の受光信号と前記第２の受光信号との差分から求められた前記デフォールト光成分と、前記第２の受光信号から求められた前記暗電流成分とに基づいて、前記補正処理を行ってもよい。
【００１１】
このようにすれば、補正部は、検出エリアに対象物が存在しない状態で、第１の受光信号と第２の受光信号とからデフォールト光成分と暗電流成分とを求めておき、検出エリアに対象物が存在する状態での第１の受光信号に対して補正処理を行うことができる。
【００１２】
また本発明の一態様では、前記補正部は、前記第１の受光信号に対応する第１の信号と前記第２の受光信号に対応する第２の信号との差分信号を生成する第１の差分信号生成回路と、前記差分信号を保持する保持回路と、前記第１の受光信号に対応する前記第１の信号と、前記保持回路が保持する保持信号及び前記第２の受光信号に対応する前記第２の信号との差分信号を生成する第２の差分信号生成回路とを有してもよい。
【００１３】
このようにすれば、補正部は、第１の信号から保持信号及び第２の信号を差し引くことができるから、デフォールト光成分及び暗電流成分を低減することができる。
【００１４】
また本発明の一態様では、前記補正部は、前記第１の受光信号を増幅し、増幅された信号を前記第１の信号として出力する第１の増幅回路と、前記第２の受光信号を増幅し、増幅された信号を前記第２の信号として出力する第２の増幅回路とを有してもよい。
【００１５】
このようにすれば、補正部は、第１、第２の受光信号を増幅した第１、第２の信号に基づいて補正処理を行うことができるから、精度の良い補正処理を行うことができる。
【００１６】
また本発明の一態様では、前記第２の差分信号生成回路は、前記検出エリアに存在する前記対象物を検出する対象物検出期間には、前記検出部に対して前記補正後の受光信号を出力してもよい。
【００１７】
このようにすれば、検出部は、補正後の受光信号に基づいて対象物の位置情報を検出することができるから、精度の高い位置情報検出などが可能になる。
【００１８】
また本発明の一態様では、前記照射部は、第１の期間では、第１の照射光強度分布を有する第１の照射光を出射し、第２の期間では、前記第１の照射光強度分布とは異なる第２の照射光強度分布を有する第２の照射光を出射し、前記補正部は、前記保持回路として、前記第１の期間での前記保持信号を保持する第１の保持回路と、前記第２の期間での前記保持信号を保持する第２の保持回路とを有してもよい。
【００１９】
このようにすれば、照射部は、異なる２つの照射光強度分布を交互に形成することができるから、環境光などの外乱光の影響を抑えて、より精度の高い対象物の検出などが可能になる。また補正部は、第１の期間でのデフォールト光成分と第２の期間でのデフォールト光成分とを区別して検出し、別々に保持することができるから、受光信号をさらに精度良く補正することができる。
【００２０】
また本発明の一態様では、前記照射部は、第１の期間では、第１の照射光強度分布を有する第１の照射光を出射し、第２の期間では、前記第１の照射光強度分布とは異なる第２の照射光強度分布を有する第２の照射光を出射してもよい。
【００２１】
このようにすれば、照射部は、異なる２つの照射光強度分布を交互に形成することができるから、環境光などの外乱光の影響を抑えて、より精度の高い対象物の検出などが可能になる。
【００２２】
また本発明の一態様では、前記照射部は、光源光を出射する光源部と、前記光源部からの前記光源光を曲線状の導光経路に沿って導光する曲線形状のライトガイドと、前記ライトガイドの外周側から出射される前記光源光を受け、曲線形状の前記ライトガイドの内周側から外周側へと向かう方向に前記照射光の照射方向を設定する照射方向設定部とを含んでもよい。
【００２３】
このようにすれば、光源部からの光源光に基づいて、曲線形状のライトガイドの外周側へと向かう方向に照射光を出射することができる。
【００２４】
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と、画像を表示する表示装置とを含む表示システムに関係する。
【００２５】
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と、前記光学式検出装置からの検出情報に基づいて処理を行う情報処理装置と、前記情報処理装置からの画像データに基づいて画像を表示する表示装置とを含む情報処理システムに関係する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【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】補正部の第１の構成例。
【図３】補正部の第２の構成例。
【図４】図４（Ａ）、図４（Ｂ）は、補正部の第１の構成例の信号波形の一例。
【図５】図５（Ａ）、図５（Ｂ）は、補正部の第２の構成例の信号波形の一例。
【図６】照射部の第１の構成例。
【図７】図７（Ａ）、図７（Ｂ）は、照射部の第２の構成例。
【図８】図８（Ａ）〜図８（Ｃ）は、照射部の第２の構成例により出射される照射光を説明する図。
【図９】図９（Ａ）、図９（Ｂ）は、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。
【図１０】図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）は、表示システム及び情報処理システムの構成例。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
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。
【００２８】
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、照射部ＥＵ、受光部ＲＵ、検出部１１０、制御部１２０、補正部１３０を含む。なお、本実施形態の光学式検出装置１００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。
【００２９】
本実施形態の光学式検出装置１００は、図１（Ａ）に示すようにスクリーン２０（表示部）の前方側（Ｚ軸方向側）に設定された検出エリアＲＤＥＴにおいて、ユーザーの指やタッチペンなどの対象物ＯＢを光学的に検出する。
【００３０】
ここでＸ−Ｙ平面とは、例えば表示部２０によって規定される対象面（表示面）に沿った平面である。対象面とは、検出エリアＲＤＥＴの設定対象となる面であって、例えば情報処理装置のディスプレイの表示面、或いは投射型表示装置（プロジェクター）の投影面、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。
【００３１】
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、例えば照射光が対象物ＯＢに反射されることによる反射光を、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。
【００３２】
照射部ＥＵは、対象物ＯＢを検出するための照射光ＬＴを出射する。具体的には、照射部ＥＵは、第１の期間では第１の照射光ＬＴ１を出射し、第２の期間では第２の照射光ＬＴ２を出射する。第１の照射光ＬＴ１と第２の照射光ＬＴ２とは、照射光の強度分布が異なる。第１の期間と第２の期間とは、交互に設けられる。
【００３３】
照射部ＥＵは、例えばライトガイド及び第１、第２の光源部を含む。第１、第２の光源部は、ＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光素子を有し、例えば赤外光（可視光領域に近い近赤外線）の光源光を出射する。そしてこの光源光に基づいて、照射光ＬＴが出射される。なお、照射部ＥＵの詳細な構成及び照射光強度分布については、後述する。
【００３４】
照射部ＥＵの形状は、中心角が１８０度である半円形状に限定されるものではなく、中心角が１８０度より小さい扇形形状であってもよい。また、半円又は扇形の曲線部分（弧の部分）は、円弧（真円の一部）でなくてもよい。例えば楕円等の一部であってもよい。
【００３５】
受光部ＲＵは、照射部ＥＵから出射した照射光ＬＴが検出エリアＲＤＥＴに存在する対象物ＯＢにより反射されることによる反射光ＬＲを受光する。また、受光部ＲＵは、上記の反射光ＬＲ以外に、照射光ＬＴが対象物ＯＢ以外の物により反射された光、即ちデフォールト光を受光する。このデフォールト光は、照射部ＥＵから出射した照射光ＬＴが、対象物ＯＢ以外の物（例えば、スクリーン２０や光学式検出装置１００を支持する支持部材など）に反射されて受光部ＲＵに入射する光である。従って、検出エリアＲＤＥＴに対象物ＯＢが存在しても、或いは非存在であっても、デフォールト光は変化しない。この受光部ＲＵ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の受光素子により実現できる。
【００３６】
受光部ＲＵは、対象物ＯＢを検出する第１の受光素子と、暗電流を検出する第２の受光素子とを含む。第１の受光素子は、上述したように対象物ＯＢからの反射光ＬＲ及びデフォールト光を受光するためのものであり、例えば光が入射できるスリット等を備えた筐体内に格納される。第２の受光素子は、暗電流を検出するためのものであり、例えば光が入射しないように密閉された筐体内に格納される。この暗電流は、光が入射しない環境であっても受光素子から生成される電流であって、光の入射の有無に関わらず発生する電流である。
【００３７】
なお、受光部ＲＵは、照射部ＥＵの半円形状の中心に配置されてもよい。
【００３８】
補正部１３０は、受光部ＲＵからの受光信号を受けて、受光信号の補正処理を行う。具体的には、補正部１３０は、受光信号として、第１の受光素子からの第１の受光信号と、第２の受光素子からの第２の受光信号とを受け、第１の受光信号と第２の受光信号とに基づいて、補正処理を行う。
【００３９】
即ち補正部１３０は、検出エリアＲＤＥＴに対象物ＯＢが存在しない状態での受光信号に基づいて、補正前の受光信号に含まれる暗電流成分及びデフォールト光成分を低減する補正処理を行う。そして、検出部１１０に対して補正後の受光信号を出力する。なお、補正部１３０の詳細な構成及び動作については、後述する。
【００４０】
検出部１１０は、補正部１３０からの補正後の受光信号に基づいて、対象物ＯＢの位置情報を検出する。この検出部１１０の機能は、アナログ回路等を有する集積回路装置や、マイクロコンピューター上で動作するソフトウェア（プログラム）などにより実現できる。なお、なお、位置情報を検出する手法については、後述する。
【００４１】
ここで対象物の位置情報（位置特定情報）とは、対象物の位置を特定する情報であればよく、対象物の位置座標には限定されず、例えば対象物の位置を特定するための角度等であってもよい。
【００４２】
制御部１２０は、光学式検出装置１００の各種の制御処理を行う。具体的には照射部ＥＵが有する発光素子の発光制御などを行う。この制御部１２０は照射部ＥＵ、検出部１１０、補正部１３０に電気的に接続されている。制御部１２０の機能は、集積回路装置やマイクロコンピューター上で動作するソフトウェアなどにより実現できる。例えば制御部１２０は、照射部ＥＵが第１、第２の光源部を含む場合に、第１、第２の光源部を交互に発光させる制御を行う。
【００４３】
図２に、本実施形態の補正部１３０の第１の構成例を示す。補正部１３０の第１の構成例は、第１、第２の増幅回路ＡＭＰ１、ＡＭＰ２、第１、第２の差分信号生成回路ＤＦ１、ＤＦ２及び保持回路ＨＬを含む。なお、本実施形態の補正部１３０は図２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。
【００４４】
補正部１３０は、受光信号として、第１の受光素子ＰＤ１からの第１の受光信号ＶＲ１と、第２の受光素子ＰＤ２からの第２の受光信号ＶＲ２とを受け、第１の受光信号ＶＲ１と第２の受光信号ＶＲ２とに基づいて、補正処理を行う。具体的には、補正部１３０は、第１の受光信号ＶＲ１と第２の受光信号ＶＲ２との差分から求められたデフォールト光成分と、第２の受光信号ＶＲ２から求められた暗電流成分とに基づいて、補正処理を行う。
【００４５】
第１の増幅回路ＡＭＰ１は、第１の受光信号ＶＲ１を増幅し、増幅された信号を第１の受光信号に対応する第１の信号ＶＱ５として出力する。また、第２の増幅回路ＡＭＰ２は、第２の受光信号ＶＲ２を増幅し、増幅された信号を第２の受光信号に対応する第２の信号ＶＱ６として出力する。
【００４６】
第１の増幅回路ＡＭＰ１は、オペアンプＯＰ５、キャパシターＣ１ａ、Ｃ１ｂ及び抵抗素子Ｒ５ａ、Ｒ５ｂを含む。キャパシターＣ１ａ、Ｃ１ｂは、受光素子ＰＤ１からの受光信号のうち直流成分を遮断して、交流成分を通過させる。抵抗素子Ｒ５ａ、Ｒ５ｂは、第１の増幅回路ＡＭＰ１の増幅率を設定するためのものである。第２の増幅回路ＡＭＰ２も、ＡＭＰ１と同様の構成とすることができる。
【００４７】
第１の差分信号生成回路ＤＦ１は、第１の受光信号ＶＲ１に対応する第１の信号ＶＱ５と第２の受光信号ＶＲ２に対応する第２の信号ＶＱ６との差分信号ＶＱ１（＝ＶＱ５−ＶＱ６）を生成する。第１の差分信号生成回路ＤＦ１は、オペアンプＯＰ１及び抵抗素子Ｒ１ａ〜Ｒ１ｄを含む。抵抗素子Ｒ１ａ〜Ｒ１ｄの各抵抗値は、２つの入力信号ＶＱ５、ＶＱ６の電圧範囲において、所望の動作特性が得られるように設定される。
【００４８】
保持回路ＨＬは、ＤＦ１からの差分信号ＶＱ１の電圧レベルをキャパシターＣ４により保持（ホールド）する。そしてオペアンプＯＰ４により、保持された電圧と同じ電圧レベルの信号を保持信号ＶＨＬとして出力する。このオペアンプＯＰ４は、利得が１である増幅器（ボルテージフォロワー）として動作する。スイッチ回路ＳＷは、デフォールト光検出期間においてオン状態に設定され、対象物検出期間においてオフ状態に設定される。即ち、保持回路ＨＬは、デフォールト光検出期間においてＤＦ１からの差分信号ＶＱ１を受けて、ＶＱ１の電圧レベルをキャパシターＣ４に保持する。そして、対象物検出期間では保持されたＶＱ１と同じ電圧レベルの信号ＶＨＬを出力する。スイッチ回路ＳＷのオン・オフ制御は、制御部１２０からの制御信号ＳＣＮにより行われる。
【００４９】
デフォールト光検出期間は、デフォールト光を検出するための期間であって、この期間には検出エリアＲＤＥＴに対象物ＯＢが存在しない。また、対象物検出期間は、検出エリアＲＤＥＴに存在する対象物ＯＢを検出するための期間である。デフォールト光検出期間は、対象物検出期間の前に設けられる。また、１つの対象物検出期間と次の対象物期間との間に設けることもできる。例えば、対象物検出期間において対象物が検出されない状態が一定時間継続した場合には、制御部１２０の制御によりデフォールト光検出期間に移行し、デフォールト光検出期間の終了後に再び対象物検出期間に復帰することができる。
【００５０】
第２の差分信号生成回路ＤＦ２は、第１の受光信号ＶＲ１に対応する第１の信号ＶＱ５と保持回路ＨＬが保持する保持信号ＶＨＬとの差分信号ＶＱ２（＝ＶＱ５−ＶＨＬ）を生成する。そして信号ＶＱ２と第２の受光信号ＶＲ２に対応する第２の信号ＶＱ６との差分信号ＶＱ３（＝ＶＱ２−ＶＱ６）を生成し、検出部１１０に出力する。第２の差分信号生成回路ＤＦ２は、オペアンプＯＰ２、抵抗素子Ｒ２ａ〜Ｒ２ｄ、オペアンプＯＰ３及び抵抗素子Ｒ３ａ〜Ｒ３ｄを含む。抵抗素子Ｒ２ａ〜Ｒ２ｄの各抵抗値は、２つの入力信号ＶＱ５、ＶＨＬの電圧範囲において、ＯＰ２の所望の動作特性が得られるように設定される。抵抗素子Ｒ３ａ〜Ｒ３ｄの各抵抗値は、２つの入力信号ＶＱ２、ＶＱ６の電圧範囲において、ＯＰ３の所望の動作特性が得られるように設定される。
【００５１】
図２に示した本実施形態の補正部１３０によれば、以下のように受光信号の補正処理を行うことができる。
【００５２】
デフォールト光検出期間では、第１の受光素子ＰＤ１が受光したデフォールト光による受光信号ＶＲ１を第１の増幅回路ＡＭＰ１により増幅して、第１の信号ＶＱ５を得る。また第２の受光素子ＰＤ２からの暗電流による信号ＶＲ２を増幅して、第２の信号ＶＱ６を得る。そして、第１の差分信号生成回路ＤＦ１により、差分信号ＶＱ１＝ＶＱ５−ＶＱ６を生成し、保持回路ＨＬによりＶＱ１と同じ電圧レベルを保持信号ＶＨＬとして保持する。こうすることで、受光信号ＶＲ１（ＶＲ１を増幅した信号ＶＱ５）から暗電流成分ＶＲ２（ＶＲ２を増幅した信号ＶＱ６）を差し引くことができるから、デフォールト光による信号（デフォールト光成分）に対応する信号を精度良く検出することができる。
【００５３】
対象物検出期間では、第１の受光素子ＰＤ１が受光した対象物ＯＢからの反射光ＬＲを含む光による受光信号ＶＲ１を第１の増幅回路ＡＭＰ１により増幅して、第１の信号ＶＱ５を得る。また第２の受光素子ＰＤ２からの暗電流による信号ＶＲ２を増幅して、第２の信号ＶＱ６を得る。そして、第２の差分信号生成回路ＤＦ２により、差分信号ＶＱ２＝ＶＱ５−ＶＨＬを得て、さらに差分信号ＶＱ３＝ＶＱ２−ＶＱ６を得る。こうすることで、受光信号ＶＲ１（ＶＲ１を増幅した第１の信号ＶＱ５）からデフォールト光成分に対応する信号ＶＨＬ及び暗電流成分ＶＲ２（ＶＲ２を増幅した第２の信号ＶＱ６）を差し引くことができるから、受光信号ＶＲ１を精度良く補正することができる。
【００５４】
なお、図２に示す第２の差分信号生成回路ＤＦ２では、先に第１の信号ＶＱ５と保持信号ＶＨＬとの差分信号ＶＱ２を生成し、次にＶＱ２と第２の信号ＶＱ６との差分信号を生成しているが、この順序を逆にしてもよい。即ち、先に第１の信号ＶＱ５と第２の信号ＶＱ６との差分信号ＶＱ２’を生成し、次にＶＱ２’と保持信号ＶＨＬとの差分信号を生成してもよい。
【００５５】
図３に、本実施形態の補正部１３０の第２の構成例を示す。第２の構成例は、保持回路ＨＬとして、第１、第２の保持回路ＨＬ１、ＨＬ２を含む。それ以外の構成要素については、図２に示した第１の構成例と同様である。
【００５６】
第１の保持回路ＨＬ１は、オペアンプＯＰ４１、キャパシターＣ４１及びスイッチ回路ＳＷ１ａ、ＳＷ１ｂを含む。オペアンプＯＰ４１及びキャパシターＣ４１の動作は、図２の保持回路ＨＬと同様である。スイッチ回路ＳＷ１ａは、デフォールト光検出期間の第１の期間ではオン状態に設定され、それ以外の期間ではオフ状態に設定される。また、スイッチ回路ＳＷ１ｂは、対象物検出期間の第１の期間ではオン状態に設定され、それ以外の期間ではオフ状態に設定される。従って、第１の保持回路ＨＬ１は、第１の期間での保持信号ＶＨＬ１を保持する。
【００５７】
第２の保持回路ＨＬ２は、オペアンプＯＰ４２、キャパシターＣ４２及びスイッチ回路ＳＷ２ａ、ＳＷ２ｂを含む。オペアンプＯＰ４２及びキャパシターＣ４２の動作は、図２の保持回路ＨＬと同様である。スイッチ回路ＳＷ２ａは、デフォールト光検出期間の第２の期間ではオン状態に設定され、それ以外の期間ではオフ状態に設定される。また、スイッチ回路ＳＷ２ｂは、対象物検出期間の第２の期間ではオン状態に設定され、それ以外の期間ではオフ状態に設定される。従って、第２の保持回路ＨＬ２は、第２の期間での保持信号ＶＨＬ２を保持する。
【００５８】
このようにして、第１の保持回路ＨＬ１は、デフォールト光検出期間の第１の期間に出射される第１の照射光ＬＴ１によるデフォールト光成分に対応する信号の電圧レベルを保持することができる。また、第２の保持回路ＨＬ２は、デフォールト光検出期間の第２の期間に出射される第２の照射光ＬＴ１によるデフォールト光成分に対応する信号の電圧レベルを保持することができる。こうすることで、補正部１３０は、対象物検出期間の第１の期間では、第１の保持回路ＨＬ１に保持された信号ＶＨＬ１を用いて補正処理を行い、対象物検出期間の第２の期間では、第２の保持回路ＨＬ２に保持された信号ＶＨＬ２を用いて補正処理を行うことができる。
【００５９】
後述するように、第１の期間に出射される第１の照射光ＬＴ１と第２の期間に出射される第２の照射光ＬＴ２とは、異なる照射光強度分布を有する。そのために、受光部ＲＵが第１の期間に受光するデフォールト光による信号と第２の期間に受光するデフォールト光による信号とは異なる場合がある。このような場合でも、図３に示す補正部１３０の第２の構成例によれば、第１の期間のデフォールト光成分と第２の期間のデフォールト光成分とを区別して検出し、保持することができるから、受光信号をさらに精度良く補正することができる。
【００６０】
図４（Ａ）、図４（Ｂ）は、補正部１３０の第１の構成例（図２）の信号波形の一例である。図４（Ａ）、図４（Ｂ）には、第１、第２の光源部ＬＳＵ１、ＬＳＵ２を発光させる発光電流ＩＬＳ１、ＩＬＳ２及び信号ＶＱ１、ＶＱ２、ＶＱ３、ＶＱ５、ＶＱ６、ＶＨＬを示す。図４（Ａ）は、デフォールト光検出期間の信号波形であり、図４（Ｂ）は、対象物検出期間の信号波形である。
【００６１】
図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示すように、第１の期間Ｔ１に第１の光源部ＬＳＵ１が発光することで第１の照射光ＬＴ１が出射され、第２の期間Ｔ２に第２の光源部ＬＳＵ２が発光することで第２の照射光ＬＴ２が出射される。第１、第２の期間Ｔ１、Ｔ２は交互に設けられる。
【００６２】
デフォールト光検出期間では、検出エリアＲＤＥＴには対象物ＯＢが存在しないから、第１の受光素子ＰＤ１からの第１の受光信号ＶＲ１は、デフォールト光成分と暗電流成分とを含む。第１の受光信号ＶＲ１を増幅した第１の信号ＶＱ５は、図４（Ａ）に示すように、デフォールト光成分に対応する信号ＶＤと暗電流成分に対応する信号Ｖ０との和（ＶＤ＋Ｖ０）になる。ここで、第１の期間Ｔ１と第２の期間Ｔ２ではデフォールト光成分に対応する信号ＶＤが等しいか、或いは両者の差は無視できる程度に小さいものとする。
【００６３】
また、第２の受光素子ＰＤ２からの第２の受光信号ＶＲ２は、暗電流成分のみを含み、従って第２の受光信号ＶＲ２を増幅した第２の信号ＶＱ６は、暗電流成分に対応する信号Ｖ０になる。そしてＶＱ５とＶＱ６との差分信号ＶＱ１は、ＶＱ１＝ＶＱ５−ＶＱ６＝ＶＤとなり、デフォールト光成分に対応する信号ＶＤを取り出すことができる。保持回路ＨＬのスイッチ回路ＳＷは、デフォールト光検出期間ではオン状態に設定されるから、信号ＶＤの電圧レベルは保持回路ＨＬによって保持される。デフォールト光検出期間の終了後には、スイッチ回路ＳＷはオフ状態に設定され、保持信号ＶＨＬはデフォールト光成分に対応する信号ＶＤの電圧レベルを保持し続ける。
【００６４】
図４（Ａ）に示すデフォールト光検出期間では、第１、第２の期間Ｔ１、Ｔ２は共に５回設けられているが、この回数に限定されるものではない。保持回路ＨＬのキャパシターＣ４が完全に充電され、信号ＶＤの電圧レベルが確実に保持できる回数であればよい。
【００６５】
なお、保持回路ＨＬのスイッチ回路ＳＷは、デフォールト光検出期間の第１の期間Ｔ１にオン状態に設定されてもよいし、デフォールト光検出期間の第２の期間Ｔ２にオン状態に設定されてもよい。或いは、デフォールト光検出期間の第１の期間Ｔ１及び第２の期間Ｔ２にオン状態に設定されてもよい。
【００６６】
一方、対象物検出期間では、検出エリアＲＤＥＴに対象物ＯＢが存在するから、第１の受光素子ＰＤ１からの第１の受光信号ＶＲ１は、対象物ＯＢによる反射光ＬＲとデフォールト光成分と暗電流成分とを含む。第１の受光信号ＶＲ１を増幅した第１の信号ＶＱ５は、図４（Ｂ）に示すように、反射光ＬＲに対応する信号ＶＸ１（又はＶＸ２）とデフォールト光成分に対応する信号ＶＤと暗電流成分に対応する信号Ｖ０との和（ＶＸ１＋ＶＤ＋Ｖ０又はＶＸ２＋ＶＤ＋Ｖ０）になる。ここでＶＸ１は第１の期間Ｔ１での反射光ＬＲに対応する信号であり、ＶＸ２は第２の期間Ｔ２での反射光ＬＲに対応する信号である。
【００６７】
また、第２の受光素子ＰＤ２からの第２の受光信号ＶＲ２は、暗電流成分のみを含み、従って第２の受光信号ＶＲ２を増幅した第２の信号ＶＱ６は、暗電流成分に対応する信号Ｖ０になる。保持信号ＶＨＬは、対象物検出期間においても、デフォールト光成分に対応する信号ＶＤの電圧レベルを保持しているから、ＶＱ５とＶＨＬとの差分信号ＶＱ２は、第１の期間Ｔ１ではＶＱ２＝ＶＱ５−ＶＨＬ＝ＶＸ１＋Ｖ０となり、第２の期間ではＶＱ２＝ＶＸ２＋Ｖ０となる。そしてＶＱ２とＶＱ６との差分信号ＶＱ３は、第１の期間Ｔ１ではＶＱ３＝ＶＱ２−ＶＱ６＝ＶＸ１となり、第２の期間ではＶＱ３＝ＶＸ２となる。このようにして、第１の受光信号ＶＲ１に含まれるデフォールト光成分と暗電流成分とを取り除く、或いは低減することができる。
【００６８】
なお、図４（Ｂ）では、先にＶＱ５とＶＱ６との差分信号ＶＱ２を生成し、次にＶＱ２とＶＨＬとの差分信号ＶＱ３を生成しているが、この順序とは逆に、先にＶＱ５とＶＨＬとの差分信号ＶＱ２’を生成し、次にＶＱ２’とＶＱ６との差分信号ＶＱ３を生成してもよい。
【００６９】
本実施形態の補正部１３０による補正処理を行わない場合、例えば第１の受光信号ＶＲ１を増幅した第１の信号ＶＱ５をそのまま検出部１１０に出力する場合には、検出部１１０に入力可能な信号レベルの範囲（ダイナミックレンジ）を大きく設定する必要がある。そのために、対象物検出に有効な信号成分であるＶＸ１とＶＸ２との差分信号の信号レベルのダイナミックレンジに対する比が小さくなり、その結果、検出部１１０における位置情報検出の精度を低下させるおそれがある。
【００７０】
一方、本実施形態の補正部１３０による補正処理を行った場合では、デフォールト光成分と暗電流成分とを取り除いた信号ＶＱ３を検出部１１０に出力することができるから、ダイナミックレンジを小さく設定することができる。このようにすることで、ＶＸ１とＶＸ２との差分信号の信号レベルのダイナミックレンジに対する比を大きくすることができ、その結果、検出部１１０における位置情報検出の精度をより高くすることが可能になる。
【００７１】
図５（Ａ）、図５（Ｂ）は、補正部１３０の第２の構成例（図３）の信号波形の一例である。図５（Ａ）、図５（Ｂ）には、第１、第２の光源部ＬＳＵ１、ＬＳＵ２を発光させる発光電流ＩＬＳ１、ＩＬＳ２及び信号ＶＱ１、ＶＱ２、ＶＱ３、ＶＱ５、ＶＱ６、ＶＨＬ１、ＶＨＬ２を示す。図５（Ａ）は、デフォールト光検出期間の信号波形であり、図５（Ｂ）は、対象物検出期間の信号波形である。
【００７２】
上述したように、第２の構成例（図３）では、第１の保持回路ＨＬ１が、第１の期間Ｔ１におけるデフォールト光成分に対応する信号ＶＤ１を保持することができる。また、第２の保持回路ＨＬ２が、第２の期間Ｔ２におけるデフォールト光成分に対応する信号ＶＤ２を保持することができる。
【００７３】
デフォールト光検出期間では、第１の受光信号ＶＲ１を増幅した第１の信号ＶＱ５は、図５（Ａ）に示すように、第１の期間ではＶＤ１とＶ０との和（ＶＤ１＋Ｖ０）になり、第２の期間ではＶＤ２とＶ０との和（ＶＤ２＋Ｖ０）になる。また、第２の受光素子ＰＤ２からの第２の受光信号ＶＲ２は、暗電流成分のみを含み、従って第２の受光信号ＶＲ２を増幅した第２の信号ＶＱ６は、暗電流成分に対応する信号Ｖ０になる。そしてＶＱ５とＶＱ６との差分信号ＶＱ１は、第１の期間Ｔ１ではＶＱ１＝ＶＱ５−ＶＱ６＝ＶＤ１となり、第２の期間Ｔ２ではＶＱ１＝ＶＤ２となる。
【００７４】
第１の保持回路ＨＬ１のスイッチ回路ＳＷ１ａは、デフォールト光検出期間の第１の期間Ｔ１ではオン状態に設定されるから、信号ＶＤ１の電圧レベルは第１の保持回路ＨＬ１によって保持される。また、第２の保持回路ＨＬ２のスイッチ回路ＳＷ２ａは、デフォールト光検出期間の第２の期間Ｔ２ではオン状態に設定されるから、信号ＶＤ２の電圧レベルは第２の保持回路ＨＬ２によって保持される。
【００７５】
対象物検出期間では、第１の受光信号ＶＲ１を増幅した信号ＶＱ５は、図５（Ｂ）に示すように、反射光ＬＲに対応する信号ＶＸ１（又はＶＸ２）とデフォールト光成分に対応する信号ＶＤ１（又はＶＤ２）と暗電流成分に対応する信号Ｖ０との和（ＶＸ１＋ＶＤ１＋Ｖ０又はＶＸ２＋ＶＤ２＋Ｖ０）になる。
【００７６】
第１の保持回路ＨＬ１のスイッチ回路ＳＷ１ｂは、対象物検出期間の第１の期間Ｔ１ではオン状態に設定されるから、第１の期間Ｔ１では保持信号ＶＨＬ１が差分信号生成回路ＤＦ２に出力される。また、第２の保持回路ＨＬ２のスイッチ回路ＳＷ２ｂは、対象物検出期間の第２の期間Ｔ２ではオン状態に設定されから、第２の期間Ｔ２では保持信号ＶＨＬ２が差分信号生成回路ＤＦ２に出力される。
【００７７】
こうすることで、差分信号生成回路ＤＦ２が出力する差分信号ＶＱ２は、第１の期間Ｔ１ではＶＱ２＝ＶＱ５−ＶＨＬ１＝ＶＸ１＋Ｖ０となり、第２の期間ではＶＱ２＝ＶＸ２＋Ｖ０となる。そしてＶＱ２とＶＱ６との差分信号ＶＱ３は、第１の期間Ｔ１ではＶＱ３＝ＶＱ２−ＶＱ６＝ＶＸ１となり、第２の期間ではＶＱ３＝ＶＸ２となる。このようにして、第１の受光信号ＶＲ１に含まれるデフォールト光成分と暗電流成分とを取り除く、或いは低減することができる。
【００７８】
このように、本実施形態の補正部１３０の第２の構成例によれば、第１の期間Ｔ１のデフォールト光成分と第２の期間Ｔ２のデフォールト光成分とを区別して検出し、別々に保持することができるから、受光信号をさらに精度良く補正することができる。
【００７９】
以上説明したように、本実施形態の光学式検出装置１００によれば、補正部１３０による補正処理を行うことで、補正前の受光信号に含まれる暗電流成分及びデフォールト光成分を低減することができる。また、補正部１３０による補正処理を行うことで、検出部１１０のダイナミックレンジに対する、対象物検出に有効な信号成分の信号レベルの比を大きくすることができる。その結果、対象物の位置情報検出の精度をより高くすることが可能になる。
【００８０】
２．照射部
図６に、本実施形態の照射部ＥＵの第１の構成例を示す。照射部ＥＵの第１の構成例は、第１、第２の光源部ＬＳＵ１、ＬＳＵ２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はプリズムシート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６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。
【００８１】
光源部ＬＳＵ１、ＬＳＵ２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ＬＳＵ１、ＬＳＵ２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ＬＳＵ１、ＬＳＵ２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。
【００８２】
第１の光源部ＬＳＵ１は、図６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ＬＳＵ２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。そして第１の光源部ＬＳＵ１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、第１の照射光ＬＴ１を出射し、第１の照射光強度分布ＬＩＤ１を形成（設定）する。一方、第２の光源部ＬＳＵ２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を形成する。このように照射部ＥＵは、強度分布が異なる照射光を出射することができる。
【００８３】
ライトガイドＬＧ（導光部材）は、光源部ＬＳＵ１、ＬＳＵ２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ＬＳＵ１、ＬＳＵ２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６ではライトガイドＬＧは円弧形状になっている。なお図６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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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ＬＳＵ１、ＬＳＵ２を設け、これらの光源部ＬＳＵ１、ＬＳＵ２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。
【００８８】
図７（Ａ）、図７（Ｂ）に本実施形態の照射部ＥＵの第２の構成例を示す。照射部ＥＵの第２の構成例は、曲線ＣＵＲ１、ＣＵＲ２に沿って配置される第１〜第ｎ（ｎは２以上の整数）の発光素子ＬＤ１〜ＬＤｎを含む。なお、本実施形態の照射部ＥＵは図７（Ａ）、図７（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。
【００８９】
図７（Ａ）に示すように、ｎ個の発光素子のうちの第１〜第ｍ（ｍは１＜ｍ＜ｎである整数）の発光素子ＬＤ１〜ＬＤｍは、第１の曲線ＣＵＲ１に沿って配置される。また、ｎ個の発光素子のうちの第ｍ＋１〜第ｎの発光素子ＬＤｍ＋１〜ＬＤｎは、第１の曲線ＣＵＲ１とは離れて位置する第２の曲線ＣＵＲ２に沿って配置される。
【００９０】
第１の曲線ＣＵＲ１の一端に第１の発光素子ＬＤ１が配置され、他端に第ｍの発光素子ＬＤｍが配置される。また、第２の曲線ＣＵＲ２の一端に第ｍ＋１の発光素子ＬＤｍ＋１が配置され、他端に第ｎの発光素子ＬＤｎが配置される。
【００９１】
第１〜第ｎの発光素子ＬＤ１〜ＬＤｎは、例えば赤外光（可視光領域に近い近赤外線）を出射するＬＥＤ（発光ダイオード）等であって、曲線ＣＵＲ１、ＣＵＲ２に沿って配置され、光源光をそれぞれ出射する。曲線ＣＵＲ１、ＣＵＲ２は円弧線であってもよいし、曲率半径が変化する曲線であってもよい。また、各発光素子の配置間隔は等間隔であってもよいし、変化する間隔であってもよい。
【００９２】
以下の説明のために、図７（Ａ）に示すように、第１、第２、第３の方向Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３を定義しておく。すなわち、曲線ＣＵＲ１、ＣＵＲ２の他端から一端へ向かう方向を第２の方向Ｄ２とし、第２の方向Ｄ２に垂直で曲線ＣＵＲ１、ＣＵＲ２の内側から外側に向かう方向を第１の方向Ｄ１とする。そして第１、第２の方向Ｄ１、Ｄ２に垂直な方向を第３の方向Ｄ３とする。
【００９３】
第１の曲線ＣＵＲ１と第２の曲線ＣＵＲ２とは、互いに交差せず、離れた位置に配置される。具体的には、例えば第１の曲線ＣＵＲ１と第２の曲線ＣＵＲ２とは、第３の方向Ｄ３において分離して配置される。第１の曲線ＣＵＲ１と第２の曲線ＣＵＲ２との第３の方向Ｄ３における距離（間隔）は、一定であってもよいし、変化してもよい。
【００９４】
図７（Ｂ）は、照射部ＥＵの第２の構成例を第２の方向Ｄ２から見た図である。第１〜第ｍの発光素子ＬＤ１〜ＬＤｍは、第１の照射基準面ＳＬ１に沿って光源光をそれぞれ出射する。また、第ｍ＋１〜第ｎの発光素子ＬＤｍ＋１〜ＬＤｎは、第２の照射基準面ＳＬ２に沿って光源光をそれぞれ出射する。第１、第２の照射基準面ＳＬ１、ＳＬ２は、照射部ＥＵが照射光を出射する方向を規定するための仮想的な面であって、これら照射基準面ＳＬ１、ＳＬ２に沿って照射光が出射される。
【００９５】
ただし、各発光素子からの光源光は一定の角度で広がりを持つから、その光源光に基づいて出射される照射光も、照射基準面ＳＬ１、ＳＬ２の面内に限定されず、照射基準面ＳＬ１、ＳＬ２を基準として第３の方向Ｄ３及びその反対方向に一定の広がりを持つ。
【００９６】
なお、以降の説明において、第１〜第ｍの発光素子ＬＤ１〜ＬＤｍをまとめて第１の発光素子群と記載し、第ｍ＋１〜第ｎの発光素子ＬＤｍ＋１〜ＬＤｎをまとめて第２の発光素子群と記載する。
【００９７】
図８（Ａ）〜図８（Ｃ）は、照射部ＥＵの第２の構成例により出射される照射光を説明する図である。図８（Ａ）〜図８（Ｃ）では、例えば第１の発光素子群として第１〜第１３の発光素子ＬＤ１〜ＬＤ１３を含み、第２の発光素子群として第１４〜第２６の発光素子ＬＤ１４〜ＬＤ２６を含む構成例について示す。
【００９８】
図８（Ａ）に、第１の期間に出射される第１の照射光ＬＴ１を示す。第１の期間では、第１の発光素子群（ＬＤ１〜ＬＤ１３）は、第１の曲線ＣＵＲ１の一端から他端に向かうにつれて、各発光素子の光量が低くなる第１の光源光ＬＳ１−１〜ＬＳ１−１３を出射する。例えば、ＬＤ１は光源光ＬＳ１−１を出射し、次のＬＤ２はＬＤ１よりも光量が低い光源光ＬＳ１−２を出射し、次のＬＤ３はＬＤ２よりも光量が低い光源光ＬＳ１−３を出射する。そして最後のＬＤ１３はＬＤ１２よりも光量の低い光源光ＬＳ１−１３を出射する。すなわち、第１の曲線ＣＵＲ１の一端からは最も光量の高い光源光が出射され、一端から他端に向かって徐々に光量が減少し、他端からは最も光量の低い光源光が出射される。
【００９９】
このようにして、第１の期間では第１の光源光ＬＳ１−１〜ＬＳ１−１３が出射され、これに基づいて第１の曲線ＣＵＲ１の一端から他端に向かうにつれて、照射光の強度が低くなる第１の照射光ＬＴ１が出射される。その結果、第１の期間では、第１の照射光強度分布ＬＩＤ１が形成される。第１の照射光ＬＴ１は、各発光素子から出射された第１の光源光ＬＳ１−１〜ＬＳ１−１３が合成された光である。
【０１００】
図８（Ｂ）に、第２の期間に出射される第２の照射光ＬＴ２を示す。第２の期間では、第２の発光素子群（ＬＤ１４〜ＬＤ２６）は、第２の曲線ＣＵＲ２の一端から他端に向かうにつれて、各発光素子の光量が高くなる第２の光源光ＬＳ２−１４〜ＬＳ２−２６を出射する。例えば、ＬＤ１４は光源光ＬＳ２−１４を出射し、次のＬＤ１５はＬＤ１４よりも光量が高い光源光ＬＳ２−１５を出射し、次のＬＤ１６はＬＤ１５よりも光量が高い光源光ＬＳ２−１６を出射する。そして最後のＬＤ２６はＬＤ２５よりも光量の高い光源光ＬＳ２−２６を出射する。すなわち、第２の曲線ＣＵＲ２の一端からは最も光量の低い光源光が出射され、一端から他端に向かって徐々に光量が増加し、他端からは最も光量の高い光源光が出射される。
【０１０１】
このようにして、第２の期間では第２の光源光ＬＳ２−１４〜ＬＳ２−２６が出射され、これに基づいて第２の曲線ＣＵＲ２の一端から他端に向かうにつれて、照射光の強度が高くなる第２の照射光ＬＴ２が出射される。その結果、第２の期間では、第１の照射光強度分布ＬＩＤ１とは異なる第２の照射光強度分布が形成される。第２の照射光ＬＴ２は、各発光素子から出射された第２の光源光ＬＳ２−１４〜ＬＳ２−２６が合成された光である。
【０１０２】
図８（Ｃ）に示すように、第１、第２の照射光ＬＴ１、ＬＴ２は、第１、第２の照射基準面ＳＬ１、ＳＬ２に沿って照射されるが、上述したように、照射光ＬＴ１、ＬＴ２が照射される範囲は第１、第２の照射基準面ＳＬ１、ＳＬ２の面内に限定されず、照射基準面ＳＬ１、ＳＬ２を基準として第３の方向Ｄ３及びその反対方向に一定の広がりを持つ。
【０１０３】
以上説明したように、本実施形態の照射部ＥＵによれば、第１の期間では第１の照射光強度分布を形成し、第２の期間では第１の照射光強度分布とは異なる第２の照射光強度分布を形成することができる。後述するように、本実施形態の光学式検出装置では、これらの強度分布の異なる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。
【０１０４】
３．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。
【０１０５】
図９（Ａ）のＥ１は、第１の照射光強度分布ＬＩＤ１において、第１の照射光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、例えばリニアー（直線的）に変化している。
【０１０６】
また図９（Ａ）のＥ２は、第２の照射光強度分布ＬＩＤ２において、第２の照射光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、例えばリニアーに変化している。なお図９（Ａ）では照射方向の角度と強度の関係はリニアー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。
【０１０７】
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、第１の期間において第１の照射光強度分布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、第２の期間において第２の照射光強度分布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。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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
例えば光源部ＬＳＵ１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ＬＳＵ２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。
【０１１０】
Ｅａ＝ｋ・Ｉａ      （１）
Ｅｂ＝ｋ・Ｉｂ      （２）
また光源部ＬＳＵ１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ＬＳＵ２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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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ＬＳＵ１、ＬＳＵ２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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
上記の説明では、照射部ＥＵの第１の構成例（図６）を例として説明したが、第２の構成例（図７（Ａ）、図７（Ｂ））についても同様な手法で対象物ＯＢの位置する方向（角度θ）を特定できる。第２の構成例では、第１の発光素子群（ＬＤ１〜ＬＤｍ）が上記の第１の光源部ＬＳＵ１に相当し、第２の発光素子群（ＬＤｍ＋１〜ＬＤｎ）が上記の第２の光源部ＬＳＵ２に相当する。
【０１２０】
４．表示システム及び情報処理システム
図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）に、本実施形態の表示システム及び情報処理システムの構成例を示す。図１０（Ａ）に示す表示システムの構成例は、光学式検出装置１００及び表示装置１０を含む。また、図１０（Ａ）に示す情報処理システムの構成例は、光学式検出装置１００、表示装置１０及び情報処理装置２００を含む。
【０１２１】
情報処理装置２００は、例えばパーソナルコンピューター（ＰＣ）などであって、光学式検出装置１００からの検出情報に基づいて処理を行う。光学式検出装置１００と情報処理装置２００とは、ＵＳＢケーブルＵＳＢＣを介して電気的に接続される。表示装置１０は、例えば投射型表示装置（プロジェクター）などであって、情報処理装置２００からの画像データに基づいて、表示部（スクリーン）２０に画像を表示する。ユーザーは、表示部２０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することで、情報処理装置２００に対して必要な情報を入力することができる。
【０１２２】
なお、図１０（Ａ）では、光学式検出装置１００が表示部２０に取り付けられているが、他の場所に取り付けることもできる。例えば、光学式検出装置１００を表示装置１０に取り付けてもよいし、天井や壁などに取り付けてもよい。また、表示装置１０としては、投射型表示装置（プロジェクター）に限定されるものではなく、例えばデジタルサイネージ用表示装置であってもよい。
【０１２３】
図１０（Ｂ）に示す情報処理システムの構成例では、表示装置１０として情報処理装置２００（ＰＣ）に内蔵されたディスプレイ２２０が用いられる。光学式検出装置１００はディスプレイ２２０に着脱可能であって、ＵＳＢケーブルＵＳＢＣを介して情報処理装置２００と電気的に接続される。
【０１２４】
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、補正部１３０による補正処理を行うことで、補正前の受光信号に含まれる暗電流成分及びデフォールト光成分を低減することができる。また、補正部１３０による補正処理を行うことで、検出部１１０のダイナミックレンジに対する、対象物検出に有効な信号成分の信号レベルの比を大きくすることができる。その結果、対象物の位置情報検出の精度をより高くすることが可能になる。さらに表示システム及び情報処理システムに適用した場合に、例えばユーザーが指で描いた文字を正確に検出することが可能になるから、情報処理装置２００に対して手書き文字により情報を入力することなどが可能になる。
【０１２５】
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全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、表示システム及び情報処理システムの構成、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】
【０１２６】
ＥＵ  照射部、ＲＵ  受光部、ＬＳＵ１、ＬＳＵ２  第１、第２の光源部、
ＬＴ、ＬＴ１、ＬＴ２  照射光、ＬＲ  反射光、
ＬＧ  ライトガイド、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、ＬＩＤ２  第１、第２の照射光強度分布、ＲＤＥＴ  検出エリア、
ＯＢ  対象物、ＡＭＰ１、ＡＭＰ２  第１、第２の増幅回路、
ＤＦ１、ＤＦ２  第１、第２の差分信号生成回路、ＨＬ  保持回路、
ＰＤ１、ＰＤ２  第１、第２の受光素子、
１０  表示装置、２０  表示部、１００  光学式検出装置、１１０  検出部、
１２０  制御部、１３０  補正部、２００  情報処理装置、２２０  ディスプレイ
【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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