(57)【要約】【課題】従来よりも小型な構成で対象物の位置を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、照射光ＬＴが対象物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の受光結果に基づいて対象物ＯＢの位置情報を検出する検出部１１０とを含む。照射部ＥＵは、第１〜第ｎ（ｎは２以上の整数）の発光素子ＬＤ１〜ＬＤｎと、第１〜第ｎの電流調整部ＡＪ１〜ＡＪｎとを有する。第ｉ（ｉは１≦ｉ≦ｎである整数）の電流調整部ＡＪｉは、第１の照射光強度分布を形成する第１の期間では、第ｉの発光素子ＬＤｉに流れる電流を第１期間用第ｉの電流値に設定し、第２の照射光強度分布を形成する第２の期間では、第ｉの発光素子ＬＤｉに流れる電流を第１期間用第ｉの電流値とは異なる第２期間用第ｉの電流値に設定する。【選択図】      図６
2012221080.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照射光を出射する照射部と、
前記照射光が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、
前記受光部の受光結果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、
前記照射部は、
第１の発光素子〜第ｎ（ｎは２以上の整数）の発光素子と、
第１の電流調整部〜第ｎの電流調整部とを有し、
前記第１の電流調整部〜前記第ｎの電流調整部のうちの第ｉ（ｉは１≦ｉ≦ｎである整数）の電流調整部は、
第１の照射光強度分布を形成する第１の期間では、前記第１の発光素子〜前記第ｎの発光素子のうちの第ｉの発光素子に流れる電流を第１期間用第ｉの電流値に設定し、
第２の照射光強度分布を形成する第２の期間では、前記第ｉの発光素子に流れる電流を前記第１期間用第ｉの電流値とは異なる第２期間用第ｉの電流値に設定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、
前記第ｉの電流調整部は、
第１期間用第１の電流調整素子〜第１期間用第ｎの電流調整素子のうちの第１期間用第ｉの電流調整素子と、
第２期間用第１の電流調整素子〜第２期間用第ｎの電流調整素子のうちの第２期間用第ｉの電流調整素子と、
第１のスイッチ回路〜第ｎのスイッチ回路のうちの第ｉのスイッチ回路とを有し、
前記第ｉのスイッチ回路は、
前記第１の期間では、前記第ｉの発光素子に流れる電流として、前記第１期間用第ｉの電流調整素子に流れる電流を選択し、
前記第２の期間では、前記第ｉの発光素子に流れる電流として、前記第２期間用第ｉの電流調整素子に流れる電流を選択する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、
前記第１期間用第１の電流調整素子〜前記第１期間用第ｎの電流調整素子及び前記第２期間用第１の電流調整素子〜前記第２期間用第ｎの電流調整素子は、抵抗素子である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、
前記第１期間用第１の電流調整素子〜前記第１期間用第ｎの電流調整素子のうちの第１期間用第ｊ（ｊは１≦ｊ≦ｎ−１である整数）の電流調整素子の抵抗値をＲＡｊとし、第１期間用第ｊ＋１の電流調整素子の抵抗値をＲＡｊ＋１とした場合に、ＲＡｊ＜ＲＡｊ＋１であり、
前記第２期間用第１の電流調整素子〜前記第２期間用第ｎの電流調整素子のうちの第２期間用第ｊの電流調整素子の抵抗値をＲＢｊとし、第２期間用第ｊ＋１の電流調整素子の抵抗値をＲＢｊ＋１とした場合に、ＲＢｊ＞ＲＢｊ＋１であることを特徴とする光学式検出装置。
【請求項５】
請求項２乃至４のいずれかにおいて、
前記照射部は、
第１の入力端子及び第２の入力端子を有し、前記第１の入力端子に前記第１の期間と前記第２の期間とを切り換える切換信号が入力され、前記第２の入力端子に前記切換信号の高電位レベルよりも低い基準電圧が入力されるコンパレーターを含み、
前記スイッチ回路は、前記コンパレーターから出力される信号に基づいて制御され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、
前記第１の期間では、
前記照射部の一端から他端に向かうにつれて前記照射光の強度が低くなる前記第１の照射光強度分布を形成し、
前記第２の期間では、
前記照射部の一端から他端に向かうにつれて前記照射光の強度が高くなる前記第２の照射光強度分布を形成す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のいずれかにおいて、
前記第１の発光素子〜前記第ｎの発光素子は、前記照射部の一端と他端との間の曲線に沿って配置され、
前記照射部は、前記第１の発光素子〜前記第ｎの発光素子から出射される第１の光源光〜第ｎの光源光に基づいて、前記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８】
請求項７において、
前記第１の発光素子〜前記第ｎの発光素子は、
前記第１の期間では、
前記曲線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期間用第１の光源光〜第１期間用第ｎの光源光を出射し、
前記第２の期間では、
前記曲線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期間用第１の光源光〜第２期間用第ｎの光源光を出射し、
前記照射部は、
前記第１の期間では、
前記第１期間用第１の光源光〜前記第１期間用第ｎの光源光に基づいて、前記照射部の一端から他端に向かうにつれて前記照射光の強度が低くなる前記第１の照射光強度分布を形成し、
前記第２の期間では、
前記第２期間用第１の光源光〜前記第２期間用第ｎの光源光に基づいて、前記照射部の一端から他端に向かうにつれて前記照射光の強度が高くなる前記第２の照射光強度分布を形成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１０】
請求項１乃至８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、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、対象物で反射した照射光を受光部で検出する方式が特許文献１に開示されている。このような構成の光学式位置検出装置では、受光部での受光結果に基づいて対象物の位置を検出する。
【０００３】
一方、上述の特許文献１に開示される方式では、表示エリアと同等の大きさのライトガイドが必要となる。従って、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に適用した場合には、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、位置検出装置の構成が大型になってしまう。そのために特許文献１に開示される方式を用いて位置検出をすることは難しい。
【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、従来よりも小型な構成で対象物の位置を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、前記照射光が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、前記受光部の受光結果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、前記照射部は、第１の発光素子〜第ｎ（ｎは２以上の整数）の発光素子と、第１の電流調整部〜第ｎの電流調整部とを有し、前記第１の電流調整部〜前記第ｎの電流調整部のうちの第ｉ（ｉは１≦ｉ≦ｎである整数）の電流調整部は、第１の照射光強度分布を形成する第１の期間では、前記第１の発光素子〜前記第ｎの発光素子のうちの第ｉの発光素子に流れる電流を第１期間用第ｉの電流値に設定し、第２の照射光強度分布を形成する第２の期間では、前記第ｉの発光素子に流れる電流を前記第１期間用第ｉの電流値とは異なる第２期間用第ｉの電流値に設定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、各発光素子に流れる電流を第１の期間と第２の期間とで異なる電流値に設定することができるから、強度分布が異なる第１、第２の照射光強度分布を形成することができる。また、第１期間用の発光素子と第２期間用の発光素子とを別々に設ける必要がないから、発光素子の個数を低減することができる。その結果、照射部の構成を小型にすることなどが可能になる。さらに第１の期間の照射光と第２の期間の照射光とが同一の発光素子から出射されるから、例えば第１の期間と第２の期間とで対象物が検出できるエリアが異なるなどの問題を解消できる。その結果、対象物の検出精度をより高くすることなどが可能になる。
【０００８】
また本発明の一態様では、前記第ｉの電流調整部は、第１期間用第１の電流調整素子〜第１期間用第ｎの電流調整素子のうちの第１期間用第ｉの電流調整素子と、第２期間用第１の電流調整素子〜第２期間用第ｎの電流調整素子のうちの第２期間用第ｉの電流調整素子と、第１のスイッチ回路〜第ｎのスイッチ回路のうちの第ｉのスイッチ回路とを有し、前記第ｉのスイッチ回路は、前記第１の期間では、前記第ｉの発光素子に流れる電流として、前記第１期間用第ｉの電流調整素子に流れる電流を選択し、前記第２の期間では、前記第ｉの発光素子に流れる電流として、前記第２期間用第ｉの電流調整素子に流れる電流を選択してもよい。
【０００９】
このようにすれば、照射部は、第ｉの発光素子に流れる電流について、第１の期間では第１期間用第ｉの電流調整素子により電流値を設定し、第２の期間では第２期間用第ｉの電流調整素子により電流値を設定することができる。
【００１０】
また本発明の一態様では、前記第１期間用第１の電流調整素子〜前記第１期間用第ｎの電流調整素子及び前記第２期間用第１の電流調整素子〜前記第２期間用第ｎの電流調整素子は、抵抗素子であってもよい。
【００１１】
このようにすれば、各電流調整素子の抵抗値を設定することにより、対応する発光素子の第１の期間及び第２の期間での電流値を所望の値に設定することができる。
【００１２】
また本発明の一態様では、前記第１期間用第１の電流調整素子〜前記第１期間用第ｎの電流調整素子のうちの第１期間用第ｊ（ｊは１≦ｊ≦ｎ−１である整数）の電流調整素子の抵抗値をＲＡｊとし、第１期間用第ｊ＋１の電流調整素子の抵抗値をＲＡｊ＋１とした場合に、ＲＡｊ＜ＲＡｊ＋１であり、前記第２期間用第１の電流調整素子〜前記第２期間用第ｎの電流調整素子のうちの第２期間用第ｊの電流調整素子の抵抗値をＲＢｊとし、第２期間用第ｊ＋１の電流調整素子の抵抗値をＲＢｊ＋１とした場合に、ＲＢｊ＞ＲＢｊ＋１であってもよい。
【００１３】
このようにすれば、第１の期間では、第１の発光素子から第ｎの発光素子に向かうにつれて発光素子に流れる電流値を徐々に減少させることができる。また、第２の期間では、第１の発光素子から第ｎの発光素子に向かうにつれて発光素子に流れる電流値を徐々に増加させることができる。その結果、照射部は、第１の期間では、照射部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の照射光強度分布を形成し、第２の期間では、照射部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の照射光強度分布を形成することができる。
【００１４】
また本発明の一態様では、前記照射部は、第１の入力端子及び第２の入力端子を有し、前記第１の入力端子に前記第１の期間と前記第２の期間とを切り換える切換信号が入力され、前記第２の入力端子に前記切換信号の高電位レベルよりも低い基準電圧が入力されるコンパレーターを含み、前記スイッチ回路は、前記コンパレーターから出力される信号に基づいて制御されてもよい。
【００１５】
このようにすれば、切換信号の電圧レベルを、例えば第１の期間では基準電位より高い電圧に設定し、第２の期間では基準電圧より低い電圧に設定することで、強度分布の異なる第１、第２の照射光強度分布を交互に形成することができる。
【００１６】
また本発明の一態様では、前記照射部は、前記第１の期間では、前記照射部の一端から他端に向かうにつれて前記照射光の強度が低くなる前記第１の照射光強度分布を形成し、前記第２の期間では、前記照射部の一端から他端に向かうにつれて前記照射光の強度が高くなる前記第２の照射光強度分布を形成してもよい。
【００１７】
このようにすれば、第１の期間の受光結果と第２の期間の受光結果とを比較することで、環境光などの影響を低減することができるから、対象物の検出精度を高くすることなどが可能になる。
【００１８】
また本発明の一態様では、前記第１の発光素子〜前記第ｎの発光素子は、前記照射部の一端と他端との間の曲線に沿って配置され、前記照射部は、前記第１の発光素子〜前記第ｎの発光素子から出射される第１の光源光〜第ｎの光源光に基づいて、前記照射光を出射してもよい。
【００１９】
このようにすれば、照射部の一端と他端との間の曲線を含む面、例えば凸面又は凹面に配置されるｎ個の発光素子から出射される光源光に基づいて、照射光を出射することができる。その結果、コンパクトな構成の照射部で、広いエリアに照射光を出射することができるから、小型な構成で対象物の位置情報を検出することなどが可能になる。
【００２０】
また本発明の一態様では、前記第１の発光素子〜前記第ｎの発光素子は、前記第１の期間では、前記曲線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期間用第１の光源光〜第１期間用第ｎの光源光を出射し、前記第２の期間では、前記曲線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期間用第１の光源光〜第２期間用第ｎの光源光を出射し、前記照射部は、前記第１の期間では、前記第１期間用第１の光源光〜前記第１期間用第ｎの光源光に基づいて、前記照射部の一端から他端に向かうにつれて前記照射光の強度が低くなる前記第１の照射光強度分布を形成し、前記第２の期間では、前記第２期間用第１の光源光〜前記第２期間用第ｎの光源光に基づいて、前記照射部の一端から他端に向かうにつれて前記照射光の強度が高くなる前記第２の照射光強度分布を形成してもよい。
【００２１】
このようにすれば、照射部は、第１〜第ｎの発光素子が出射する第１〜第ｎの光源光に基づいて、強度分布が異なる第１、第２の照射光強度分布を形成することができるから、コンパクトな構成で精度の高い位置情報検出などが可能になる。
【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。
【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】
【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】図２（Ａ）、図２（Ｂ）は、照射部の第１の構成例。
【図３】図３（Ａ）、図３（Ｂ）は、照射部の第１の構成例による照射光を説明する図。
【図４】照射部の第２の構成例。
【図５】図５（Ａ）、図５（Ｂ）は、照射部の第２の構成例による照射光を説明する図。
【図６】図６（Ａ）、図６（Ｂ）は、第１〜第ｎの電流調整部及びコンパレーターの構成例と信号波形の一例。
【図７】図７（Ａ）、図７（Ｂ）は、第１〜第ｎの電流調整部及びコンパレーターの変形例と信号波形の一例。
【図８】図８（Ａ）、図８（Ｂ）は、照射部の比較例。
【図９】図９（Ａ）、図９（Ｂ）は、照射部の比較例における回路と信号波形の一例。
【図１０】図１０（Ａ）、図１０（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１１】図１１（Ａ）、図１１（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】
【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１００の基本的な構成例を示す。光学式検出装置１００は、照射部ＥＵ、受光部ＲＵ、検出部１１０及び制御部１２０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】
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。このために照射部ＥＵは、対象物ＯＢを検出するための第１期間用及び第２期間用照射光ＬＴ１、ＬＴ２を出射する。具体的には、照射方向に応じて強度が異なる照射光を放射状に出射する。これにより検出エリアＲＤＥＴには、照射方向に応じて強度が異なる第１、第２の照射光強度分布ＬＩＤ１、ＬＩＤ２が形成される。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
照射部ＥＵは、第１〜第ｎ（ｎは２以上の整数）の発光素子ＬＤ１〜ＬＤｎを含み、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期間用照射光ＬＴ１を出射し、第２の期間では第２期間用照射光ＬＴ２を出射する。第１期間用照射光ＬＴ１と第２期間用照射光ＬＴ２とは、照射光の強度分布が異なる。
【００３１】
具体的には、照射部ＥＵは、第１の期間では、照射部ＥＵの一端から他端に向かうにつれて照射光（第１期間用照射光）ＬＴ１の強度が低くなる第１の照射光強度分布を形成する。また第２の期間では、照射部ＥＵの一端から他端に向かうにつれて照射光（第２期間用照射光）ＬＴ２の強度が高くなる第２の照射光強度分布を形成する。第１の期間と第２の期間とは、交互に設けられる。
【００３２】
照射部ＥＵは、第１〜第ｎの発光素子ＬＤ１〜ＬＤｎが配置される面に対する平面視において、例えば半円形状を有してもよい。
【００３３】
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。
【００３４】
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を受光する。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。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。この受光部ＲＵには検出部１１０が例えば電気的に接続されている。
【００３５】
検出部１１０は、照射光ＬＴが対象物ＯＢにより反射することによる反射光の受光結果に基づいて、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。例えば検出部１１０は、受光部ＲＵの受光素子が対象物からの反射光を受光することで発生した検出電流を、検出電圧に変換し、受光結果である検出電圧に基づいて、対象物の位置情報を検出する。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
図２（Ａ）、図２（Ｂ）に、本実施形態の照射部ＥＵの第１の構成例を示す。本実施形態の照射部ＥＵは、照射部ＥＵの一端と他端との間の曲線ＣＵＲ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２（Ａ）、図２（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。
【００３９】
図２（Ａ）に示すように、照射部ＥＵの第１の構成例では、第１〜第ｎの発光素子ＬＤ１〜ＬＤｎは、照射部ＥＵの一端と他端との間の曲線ＣＵＲに沿って配置される。具体的には、照射部ＥＵは、例えば凸面を有する支持部ＳＵＰと、支持部ＳＵＰの凸面に配置され配置位置の凸面の法線方向に照射光を照射する第１〜第ｎの発光素子ＬＤ１〜ＬＤｎとを含む。照射部ＥＵの一端に第１の発光素子ＬＤ１が配置され、照射部ＥＵの他端に第ｎの発光素子ＬＤｎが配置される。なお、曲線ＣＵＲ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、照射部ＥＵの一端或いは他端は、照射部ＥＵの厳密な端でなくてもよい。
【００４０】
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、第１〜第ｎの光源光ＬＳ１〜ＬＳｎを出射する。照射部ＥＵは、第１〜第ｎの発光素子ＬＤ１〜ＬＤｎから出射される第１〜第ｎの光源光ＬＳ１〜ＬＳｎに基づいて、照射光ＬＴを出射する。
【００４１】
以下の説明のために、図２（Ａ）に示すように、第１、第２、第３の方向Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３を定義する。すなわち、曲線ＣＵＲ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ＣＵＲ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。
【００４２】
図示していないが、本実施形態の照射部ＥＵは、発光素子ＬＤ１〜ＬＤｎに流れる電流を設定する第１〜第ｎの電流調整部ＡＪ１〜ＡＪｎ及び第１の期間と第２の期間とを切り換えるための信号を生成するコンパレーターＣＭＰを含む。これらの詳細については、後述する。
【００４３】
図２（Ｂ）は、照射部ＥＵの第１の構成例を第２の方向Ｄ２から見た図である。第１〜第ｎの発光素子ＬＤ１〜ＬＤｎは、照射基準面ＳＬに沿って光源光をそれぞれ出射する。照射基準面ＳＬ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、照射基準面ＳＬに沿って照射光が出射される。
【００４４】
但し、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ＳＬの面内に限定されず、照射基準面ＳＬ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。
【００４５】
図３（Ａ）、図３（Ｂ）は、照射部ＥＵの第１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３（Ａ）、図３（Ｂ）では、例えば発光素子ＬＤ１〜ＬＤｎとして第１〜第１３の発光素子ＬＤ１〜ＬＤ１３を含む構成例について示す。
【００４６】
図３（Ａ）に示すように、第１の期間では、発光素子ＬＤ１〜ＬＤ１３は、曲線ＣＵＲ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期間用第１〜第１３の光源光ＬＳ１−１〜ＬＳ１３−１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ＬＳ２−１を出射し、次のＬＤ３はＬＤ２よりも光量が低い光源光ＬＳ３−１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ＬＳ１３−１を出射する。すなわち、曲線ＣＵＲ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。
【００４７】
このようにして、第１の期間では第１期間用光源光ＬＳ１−１〜ＬＳ１３−１が出射され、これに基づいて曲線ＣＵＲ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期間用照射光ＬＴ１が出射される。第１期間用照射光ＬＴ１は、各発光素子から出射された第１期間用の光源光ＬＳ１−１〜ＬＳ１３−１が合成された光である。
【００４８】
即ち第１の期間では、照射部ＥＵは、第１期間用第１〜第１期間用第ｎの光源光ＬＳ１−１〜ＬＳｎ−１に基づいて、照射部ＥＵ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の照射光強度分布ＬＩＤ１を形成する。
【００４９】
第２の期間では、発光素子ＬＤ１〜ＬＤ１３は、曲線ＣＵＲ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期間用第１〜第１３の光源光ＬＳ１−２〜ＬＳ１３−２を出射する。例えば、ＬＤ１は光源光ＬＳ１−２を出射し、次のＬＤ２はＬＤ１よりも光量が高い光源光ＬＳ２−２を出射し、次のＬＤ３はＬＤ２よりも光量が高い光源光ＬＳ３−２を出射する。そして最後のＬＤ１３はＬＤ１２よりも光量の高い光源光ＬＳ１３−２を出射する。すなわち、曲線ＣＵＲ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。
【００５０】
このようにして、第２の期間では第２期間用光源光ＬＳ１−２〜ＬＳ１３−２が出射され、これに基づいて曲線ＣＵＲ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期間用照射光ＬＴ２が出射される。第２期間用照射光ＬＴ２は、各発光素子から出射された第２期間用光源光ＬＳ１−２〜ＬＳ１３−２が合成された光である。
【００５１】
即ち第２の期間では、照射部ＥＵは、第２期間用第１〜第２期間用第ｎの光源光ＬＳ１−２〜ＬＳｎ−２に基づいて、照射部ＥＵ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の照射光強度分布ＬＩＤ２を形成する。
【００５２】
図３（Ｂ）に示すように、第１、第２期間用照射光ＬＴ１、ＬＴ２は、照射基準面ＳＬ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照射基準面ＳＬの面内に限定されず、照射基準面ＳＬ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。
【００５３】
本実施形態の光学式検出装置１００では、第１の期間と第２の期間とが交互に設けられ、第１の期間では第１の照射光強度分布ＬＩＤ１を形成し、第２の期間では第２の照射光強度分布ＬＩＤ２を形成することができる。こうすることで、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。
【００５４】
図４に、本実施形態の照射部ＥＵの第２の構成例を示す。第２の構成例では、照射部ＥＵは、照射部ＥＵの一端と他端との間の曲線ＣＵＲ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。具体的には、照射部ＥＵは、凹面を有する湾曲した支持部ＳＵＰと、支持部ＳＵＰの凹面に配置され、配置位置の凹面の法線方向に照射光を照射する第１〜第ｎの発光素子ＬＤ１〜ＬＤｎとを含む。例えば図４では、照射部ＥＵは、第１〜第７の発光素子ＬＤ１〜ＬＤ７（広義には第１〜第ｎの発光素子）を含む。曲線ＣＵＲ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、照射部ＥＵの一端或いは他端は、照射部ＥＵの厳密な端でなくてもよい。なお、本実施形態の照射部ＥＵは図４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。
【００５５】
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、第１〜第ｎの光源光ＬＳ１〜ＬＳｎを出射する。照射部ＥＵは、第１〜第ｎの発光素子ＬＤ１〜ＬＤｎから出射される第１〜第ｎの光源光ＬＳ１〜ＬＳｎに基づいて、照射光ＬＴを出射する。
【００５６】
図示していないが、本実施形態の照射部ＥＵは、発光素子ＬＤ１〜ＬＤｎに流れる電流を設定する第１〜第ｎの電流調整部ＡＪ１〜ＡＪｎ及び第１の期間と第２の期間とを切り換えるための信号を生成するコンパレーターＣＭＰを含む。これらの詳細については、後述する。
【００５７】
図５（Ａ）、図５（Ｂ）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。
【００５８】
図５（Ａ）には、第１の期間に出射される第１期間用照射光ＬＴ１の照射方向及び照射光強度を示す。第１の期間では、発光素子ＬＤ１〜ＬＤ７は、照射部ＥＵ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〜第７の光源光ＬＳ１〜ＬＳ７を出射する。
【００５９】
具体的には、例えば第１の光源光ＬＳ１が照射部ＥＵの一端から検出エリアＲＤＥＴに対して出射され、第７の光源光ＬＳ７が照射部ＥＵの他端から検出エリアＲＤＥＴに対して出射され、第４の光源光ＬＳ４が照射部ＥＵの一端と他端との中間部から検出エリアＲＤＥＴに対して出射される。そして第１、第４、第７の光源光ＬＳ１、ＬＳ４、ＬＳ７は、それぞれに交差し、且つ、それぞれの強度が異なる。例えば、図５（Ａ）では、ＬＳ１の強度が最も高く、ＬＳ７の強度が最も低く、ＬＳ４の強度は両者の中間である。
【００６０】
第１の光源光ＬＳ１と第４の光源光ＬＳ４とは、照射部ＥＵと検出エリアＲＤＥＴとの間の基準点ＰＥにおいて交差する。例えば、図５（Ａ）に示すように、ＬＳ１とＬＳ４とが基準点ＰＥにおいて交差し、さらにＬＳ４とＬＳ７とが基準点ＰＥにおいて交差してもよい。また、さらに他の発光素子から出射される光源光が基準点ＰＥにおいて交差するようにしてもよい。
【００６１】
ここで各光源光が基準点ＰＥで交差するとは、光源光の強度分布が基準点ＰＥの１点に集中することを意味するのではなく、各光源光の強度のピークが基準点ＰＥで交差する、即ち、基準点ＰＥを通るという意味である。発光素子から出射される光源光の強度は、強度のピークを持つ方向を中心として強度分布の広がりを持つからである。
【００６２】
ＬＤ１は最も光量の高い光源光ＬＳ１を出射し、次のＬＤ２はＬＳ１よりも光量が低い光源光ＬＳ２を出射し、次のＬＤ３はＬＳ２よりも光量が低い光源光ＬＳ３を出射する。そして最後のＬＤ７はＬＳ６よりも光量の低い光源光ＬＳ７を出射する。すなわち、照射部ＥＵ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。
【００６３】
このようにして、第１の期間では第１〜第７の光源光ＬＳ１〜ＬＳ７が出射され、これに基づいて照射部ＥＵ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期間用照射光ＬＴ１が出射される。即ち、照射部ＥＵ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の照射光強度分布ＬＩＤ１が形成される。第１期間用照射光ＬＴ１は、各発光素子から出射された第１〜第７の光源光ＬＳ１〜ＬＳ７が合成された光である。
【００６４】
発光素子ＬＤ１〜ＬＤ７の光量は、各発光素子を流れる電流（発光電流）に比例するから、この電流を制御することで、各発光素子の光量を上記のように設定することができる。発光電流は、例えば発光素子と直列に接続された抵抗素子の抵抗値により設定することができる。
【００６５】
図５（Ｂ）には、第２の期間に出射される第２期間用照射光ＬＴ２の照射方向及び照射光強度を示す。第２の期間では、発光素子ＬＤ１〜ＬＤ７は、照射部ＥＵ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１〜第７の光源光ＬＳ１〜ＬＳ７を出射する。
【００６６】
具体的には、例えば第１の光源光ＬＳ１が照射部ＥＵの一端から検出エリアＲＤＥＴに対して出射され、第７の光源光ＬＳ７が照射部ＥＵの他端から検出エリアＲＤＥＴに対して出射され、第４の光源光ＬＳ４が照射部ＥＵの一端と他端との中間部から検出エリアＲＤＥＴに対して出射される。そして第１、第４、第７の光源光ＬＳ１、ＬＳ４、ＬＳ７は、それぞれに交差し、且つ、それぞれの強度が異なる。例えば、図５（Ｂ）では、ＬＳ１の強度が最も低く、ＬＳ７の強度が最も高く、ＬＳ４の強度は両者の中間である。
【００６７】
第１の光源光ＬＳ１と第４の光源光ＬＳ４とは、照射部ＥＵと検出エリアＲＤＥＴとの間の基準点ＰＥにおいて交差する。例えば、図５（Ｂ）に示すように、ＬＳ１とＬＳ４とが基準点ＰＥにおいて交差し、さらにＬＳ４とＬＳ７とが基準点ＰＥにおいて交差してもよい。また、さらに他の発光素子から出射される光源光が基準点ＰＥにおいて交差するようにしてもよい。
【００６８】
ＬＤ１は最も光量の低い光源光ＬＳ１を出射し、次のＬＤ２はＬＳ１よりも光量が高い光源光ＬＳ２を出射し、次のＬＤ３はＬＳ２よりも光量が高い光源光ＬＳ３を出射する。そして最後のＬＤ７はＬＳ６よりも光量の高い光源光ＬＳ７を出射する。すなわち、照射部ＥＵ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。
【００６９】
このようにして、第２の期間では第１〜第７の光源光ＬＳ１〜ＬＳ７が出射され、これに基づいて照射部ＥＵ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期間用照射光ＬＴ２が出射される。即ち、照射部ＥＵ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の照射光強度分布ＬＩＤ２が形成される。第２期間用照射光ＬＴ２は、各発光素子から出射された第１〜第７の光源光ＬＳ１〜ＬＳ７が合成された光である。
【００７０】
図６（Ａ）に、本実施形態の照射部ＥＵに含まれる第１〜第ｎの電流調整部ＡＪ１〜ＡＪｎ及びコンパレーターＣＭＰの構成例を示す。なお、本実施形態の電流調整部ＡＪ１〜ＡＪｎ及びコンパレーターＣＭＰは図６（Ａ）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。
【００７１】
第１〜第ｎの電流調整部ＡＪ１〜ＡＪｎのうちの第ｉ（ｉは１≦ｉ≦ｎである整数）の電流調整部ＡＪｉは、第１の照射光強度分布ＬＩＤ１を形成する第１の期間Ｔ１では、第１〜第ｎの発光素子ＬＤ１〜ＬＤｎのうちの第ｉの発光素子ＬＤｉに流れる電流を第１期間用第ｉの電流値ＩＡｉに設定する。また、第２の照射光強度分布ＬＩＤ２を形成する第２の期間Ｔ２では、第ｉの発光素子ＬＤｉに流れる電流を第１期間用第ｉの電流値ＩＡｉとは異なる第２期間用第ｉの電流値ＩＢｉに設定する。
【００７２】
電流調整部ＡＪｉは、第１期間用第１〜第ｎの電流調整素子ＥＡ１〜ＥＡｎのうちの第１期間用第ｉの電流調整素子ＥＡｉと、第２期間用第１〜第ｎの電流調整素子ＥＢ１〜ＥＢｎのうちの第２期間用第ｉの電流調整素子ＥＢｉと、第１〜第ｎのスイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷｎのうちの第ｉのスイッチ回路ＳＷｉとを含む。
【００７３】
電流調整素子ＥＡ１〜ＥＡｎ、ＥＢ１〜ＥＢｎは、第１の期間及び第２の期間における発光素子ＬＤ１〜ＬＤｎに流れる電流を調整する素子であって、例えば抵抗素子であってもよいし、電流制限用ダイオードであってもよい。
【００７４】
第ｉのスイッチ回路ＳＷｉは、第１の期間では、第ｉの発光素子ＬＤｉに流れる電流として、第１期間用第ｉの電流調整素子ＥＡｉに流れる電流を選択する。また第２の期間では、第ｉの発光素子ＬＤｉに流れる電流として、第２期間用第ｉの電流調整素子ＥＢｉに流れる電流を選択する。
【００７５】
電流調整素子ＥＡ１〜ＥＡｎ、ＥＢ１〜ＥＢｎが抵抗素子である場合には、以下のように各抵抗素子の抵抗値が設定される。
【００７６】
第１期間用第１〜第ｎの電流調整素子ＥＡ１〜ＥＡｎのうちの第１期間用第ｊ（ｊは１≦ｊ≦ｎ−１である整数）の電流調整素子ＥＡｊの抵抗値をＲＡｊとし、第１期間用第ｊ＋１の電流調整素子ＥＡｊ＋１の抵抗値をＲＡｊ＋１とした場合に、ＲＡｊ＜ＲＡｊ＋１である。また第２期間用第１〜第ｎの電流調整素子ＥＢ１〜ＥＢｎのうちの第２期間用第ｊの電流調整素子ＥＢｊの抵抗値をＲＢｊとし、第２期間用第ｊ＋１の電流調整素子ＥＢｊ＋１の抵抗値をＲＢｊ＋１とした場合に、ＲＢｊ＞ＲＢｊ＋１である。
【００７７】
このように抵抗値を設定することで、例えば図３（Ａ）に示したように、第１の期間では、発光素子ＬＤ１〜ＬＤ１３は、曲線ＣＵＲ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期間用の第１〜第１３の光源光ＬＳ１−１〜ＬＳ１３−１を出射する。一方、第２の期間では、発光素子ＬＤ１〜ＬＤ１３は、曲線ＣＵＲ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期間用の第１〜第１３の光源光ＬＳ１−２〜ＬＳ１３−２を出射する。
【００７８】
コンパレーターＣＭＰは、第１、第２の入力端子Ａ、Ｂを有し、第１の入力端子Ａに第１の期間と第２の期間とを切り換える切換信号ＶＳＣが入力され、第２の入力端子Ｂに切換信号ＶＳＣの高電位レベル（Ｈレベル）よりも低い基準電圧ＶＲＥＦが入力される。そしてスイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷｎは、コンパレーターＣＭＰから出力される信号ＶＣＰに基づいて制御される。切換信号ＶＳＣ及び基準電圧ＶＲＥＦは、制御部１２０から供給される。
【００７９】
図６（Ｂ）に、コンパレーターＣＭＰの入出力信号波形及び発光素子ＬＤ１、ＬＤｎに流れる電流ＩＬＤ１、ＩＬＤｎの波形の一例を示す。
【００８０】
切換信号ＶＳＣの信号レベルは、第１の期間Ｔ１では基準電圧ＶＲＥＦより高い電圧レベルに設定され、第２の期間Ｔ２では基準電圧ＶＲＥＦより低い電圧レベルに設定される。従って、コンパレーターＣＭＰの出力信号ＶＣＰは、第１の期間Ｔ１では高電位レベル（Ｈレベル、ＶＤＤレベル）に設定され、第２の期間Ｔ２では低電位レベル（Ｌレベル、ＶＳＳレベル）に設定される。
【００８１】
スイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷｎは、出力信号ＶＣＰがＨレベルである期間には第１期間用電流調整素子ＥＡ１〜ＥＡｎをそれぞれ選択し、出力信号ＶＣＰがＬレベルである期間には第２期間用電流調整素子ＥＢ１〜ＥＢｎをそれぞれ選択する。このようにすることで、例えば図６（Ｂ）に示すように、ＬＤ１に流れる電流ＩＬＤ１は、第１の期間Ｔ１では電流値ＩＡ１に設定され、第２の期間Ｔ２では電流値ＩＢ１に設定される。また、ＬＤｎに流れる電流ＩＬＤｎは、第１の期間Ｔ１では電流値ＩＡｎに設定され、第２の期間Ｔ２では電流値ＩＢｎに設定される。
【００８２】
図示していないが、第１の期間においてＬＤ１〜ＬＤｎに流れる電流の電流値をＩＡ１〜ＩＡｎとした場合に、ＩＡ１＞ＩＡ２＞ＩＡ３＞・・・＞ＩＡｎとなる。また、第２の期間においてＬＤ１〜ＬＤｎに流れる電流の電流値をＩＢ１〜ＩＢｎとした場合に、ＩＢ１＜ＩＢ２＜ＩＢ３＜・・・＜ＩＢｎとなる。
【００８３】
図７（Ａ）に、第１〜第ｎの電流調整部ＡＪ１〜ＡＪｎ及びコンパレーターＣＭＰの変形例を示す。この変形例では、発光素子ＬＤ１〜ＬＤｎの駆動用電源として、コンパレーターＣＭＰに入力される切換信号ＶＳＣを用いる。即ち発光素子ＬＤ１〜ＬＤｎに流れる電流は、高電位電源ＶＤＤからではなく、切換信号ＶＳＣから供給される。コンパレーターＣＭＰ及び電流調整部ＡＪ１〜ＡＪｎの構成は、図６（Ａ）に示したものと同じである。但し、第２の期間Ｔ２では、発光素子を駆動する電圧が第１の期間Ｔ１よりも低くなるから、所望の電流値を得るためには、例えば第２期間用電流調整素子ＥＢ１〜ＥＢｎの各抵抗値を図６（Ａ）の場合より低く設定する必要がある。
【００８４】
図７（Ｂ）に、コンパレーターＣＭＰの入出力信号波形及び発光素子ＬＤ１、ＬＤｎに流れる電流ＩＬＤ１、ＩＬＤｎの波形の一例を示す。
【００８５】
切換信号ＶＳＣの信号レベルは、図６（Ｂ）と同様に、第１の期間Ｔ１では基準電圧ＶＲＥＦより高い電圧レベルに設定され、第２の期間Ｔ２では基準電圧ＶＲＥＦより低い電圧レベルに設定される。但し、この変形例では切換信号ＶＳＣを発光素子の駆動用電源としても利用するから、第２の期間Ｔ２でも所望の電流値が得られるような電圧レベルに設定することが必要である。
【００８６】
スイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷｎは、出力信号ＶＣＰがＨレベルである期間には第１期間用電流調整素子ＥＡ１〜ＥＡｎをそれぞれ選択し、出力信号ＶＣＰがＬレベルである期間には第２期間用電流調整素子ＥＢ１〜ＥＢｎをそれぞれ選択する。このようにすることで、例えば図７（Ｂ）に示すように、ＬＤ１に流れる電流ＩＬＤ１は、第１の期間Ｔ１では電流値ＩＡ１に設定され、第２の期間Ｔ２では電流値ＩＢ１に設定される。また、ＬＤｎに流れる電流ＩＬＤｎは、第１の期間Ｔ１では電流値ＩＡｎに設定され、第２の期間Ｔ２では電流値ＩＢｎに設定される。
【００８７】
図示していないが、第１の期間においてＬＤ１〜ＬＤｎに流れる電流の電流値をＩＡ１〜ＩＡｎとした場合に、ＩＡ１＞ＩＡ２＞ＩＡ３＞・・・＞ＩＡｎとなる。また、第２の期間においてＬＤ１〜ＬＤｎに流れる電流の電流値をＩＢ１〜ＩＢｎとした場合に、ＩＢ１＜ＩＢ２＜ＩＢ３＜・・・＜ＩＢｎとなる。
【００８８】
図８（Ａ）、図８（Ｂ）に、照射部ＥＵの比較例を示す。この比較例は、第１の発光素子群ＬＤ１〜ＬＤｍ（ｍは１＜ｍ＜ｎである整数）及び第２の発光素子群ＬＤｍ＋１〜ＬＤｎを含み、第１の期間では第１の発光素子群ＬＤ１〜ＬＤｍが第１期間用照射光ＬＴ１を出射し、第２の期間では第２の発光素子群ＬＤｍ＋１〜ＬＤｎが第２期間用照射光ＬＴ２を出射する。第１の発光素子群ＬＤ１〜ＬＤｍと第２の発光素子群ＬＤｍ＋１〜ＬＤｎとは、第３の方向Ｄ３において分離して配置される。
【００８９】
図９（Ａ）は、比較例における発光素子を含む回路の一例である。第１の発光素子群ＬＤ１〜ＬＤｍは、第１の駆動信号ＶＡにより駆動され、電流調整素子ＥＡ１〜ＥＡｍにより各発光素子の電流値が設定される。第２の発光素子群ＬＤｍ＋１〜ＬＤｎは、第２の駆動信号ＶＢにより駆動され、電流調整素子ＥＢｍ＋１〜ＥＢｎにより各発光素子の電流値が設定される。
【００９０】
図９（Ｂ）は、比較例における信号波形の一例である。第１の期間Ｔ１では、第１の駆動信号ＶＡが所望の駆動電圧に設定され、第１の発光素子群ＬＤ１〜ＬＤｍに電流が流れる。例えばＬＤ１には電流値ＩＡ１、ＬＤｍには電流値ＩＡｍの電流が流れる。また、第２の期間Ｔ２では、第２の駆動信号ＶＢが所望の駆動電圧に設定され、第２の発光素子群ＬＤｍ＋１〜ＬＤｎに電流が流れる。例えばＬＤｍ＋１には電流値ＩＢｍ＋１、ＬＤｎには電流値ＩＢｎの電流が流れる。
【００９１】
第１の期間に第１の発光素子群ＬＤ１〜ＬＤｍの各発光素子に流れる電流の電流値をＩＡ１〜ＩＡｍとした場合に、ＩＡ１＞ＩＡ２＞ＩＡ３＞・・・＞ＩＡｍとなる。また、第２の期間に第２の発光素子群ＬＤｍ＋１〜ＬＤｎの各発光素子に流れる電流の電流値をＩＢｍ＋１〜ＩＢｎとした場合に、ＩＢｍ＋１＜ＩＢｍ＋２＜ＩＢｍ＋３＜・・・＜ＩＢｎとなる。
【００９２】
この比較例では、第１、第２期間用照射光ＬＴ１、ＬＴ２が同一の発光素子群から出射されず、配置位置が異なる２つの発光素子群から出射されるために、ＬＴ１に対応する検出エリアとＬＴ２に対応する検出エリアとが同一のエリアにならなくなるおそれがある。例えば図１（Ｂ）において、２つの検出エリアがＺ方向にずれるおそれがある。その結果、対象物の検出精度が低下するなどの問題が生じる。
【００９３】
本実施形態の照射部ＥＵによれば、上述したように、第１、第２の照射光強度分布ＬＩＤ１、ＬＩＤ２を共に同一の発光素子群ＬＤ１〜ＬＤｎにより形成することができるから、ＬＴ１に対応する検出エリアとＬＴ２に対応する検出エリアとは同一のエリアになる。その結果、対象物の検出精度をより高くすることなどが可能になる。
【００９４】
以上説明したように、本実施形態の照射部ＥＵによれば、コンパレーター及びスイッチ回路を含む電流調整部を設けることで、１個の発光素子を、第１の期間と第２の期間とで異なる電流値の電流で発光させることができる。このようにすることで、異なる照射光強度分布をもつ第１、第２の照射光強度分布を形成することができる。また、第１期間用の発光素子群と第２期間用の発光素子群とを別々に設ける必要がないから、発光素子の個数を半分に減らすことができる。その結果、照射部の構成を小型にすることなどが可能になる。さらに第１期間用照射光ＬＴ１と第２期間用照射光ＬＴ２とが同一の発光素子群から出射されるから、ＬＴ１に対応する検出エリアとＬＴ２に対応する検出エリアとがずれた位置に形成されるなどの問題がなくなる。その結果、対象物の検出精度をより高くすることなどが可能になる。
【００９５】
２．位置情報検出の手法
図１０（Ａ）、図１０（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。
【００９６】
図１０（Ａ）のＥ１は、第１の照射光強度分布ＬＩＤ１において、第１期間用照射光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１０（Ａ）のＥ１では、照射方向が図１０（Ｂ）のＤＤ１の方向（左方向）である場合に強度が最も低くなる。一方、ＤＤ３の方向（右方向）である場合に強度が最も高くなり、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増加しており、例えばリニアー（直線的）に変化している。
【００９７】
また図１０（Ａ）のＥ２は、第２の照射光強度分布ＬＩＤ２において、第２期間用照射光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１０（Ａ）のＥ２では、照射方向が図１０（Ｂ）のＤＤ１の方向である場合に強度が最も高くなる。一方、ＤＤ３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、例えばリニアーに変化している。なお図１０（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。
【００９８】
そして図１０（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１０（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。
【００９９】
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。
【０１００】
例えば発光素子ＬＤ１〜ＬＤｎの第１の期間での制御量（例えば各発光素子を流れる電流値の総和）、変換係数、放出光量を、各々、Ｉａ、ｋ、Ｅａとする。また発光素子ＬＤ１〜ＬＤｎの第２の期間での制御量（例えば各発光素子を流れる電流値の総和）、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。
【０１０１】
Ｅａ＝ｋ・Ｉａ      （１）
Ｅｂ＝ｋ・Ｉｂ      （２）
また第１期間用照射光ＬＴ１の減衰係数をｆａとし、この照射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。また第２期間用照射光ＬＴ２の減衰係数をｆｂとし、この照射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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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１０（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。
【０１０４】
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。例えば第１期間用照射光ＬＴ１と第２期間用照射光ＬＴ２を交互に出射する制御を行い、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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
３．表示システム及び情報処理システム
図１１（Ａ）、図１１（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１１（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１１（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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
なお、図１１（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。
【０１１３】
図１１（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。
【０１１４】
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、照射部ＥＵにコンパレーター及びスイッチ回路を含む電流調整部を設けることで、１個の発光素子を、第１の期間と第２の期間とで異なる電流値の電流で発光させることができる。このようにすることで、第１期間用の発光素子群と第２期間用の発光素子群とを別々に設ける必要がなくなるから、発光素子の個数を半分に減らすことができる。その結果、照射部の構成を小型にすることができるから、表示装置等への取り付けに関する制約を緩和することなどが可能になる。さらに第１期間用照射光ＬＴ１と第２期間用照射光ＬＴ２とが同一の発光素子群から出射されるから、ＬＴ１に対応する検出エリアとＬＴ２に対応する検出エリアとがずれた位置に形成されるなどの問題がなくなる。その結果、対象物の検出精度をより高くすることなどが可能になる。
【０１１５】
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】
【０１１６】
ＥＵ  照射部、ＲＵ  受光部、ＬＴ  照射光、
ＬＴ１、ＬＴ２  第１、第２期間用照射光、ＬＲ  反射光、ＰＥ  基準点、
ＳＬ  照射基準面、ＣＵＲ  曲線、
ＬＤ１〜ＬＤｎ  第１〜第ｎの発光素子、ＬＳ１〜ＬＳｎ  第１〜第ｎの光源光、
ＬＩＤ１、ＬＩＤ２  第１、第２の照射光強度分布、ＲＤＥＴ  検出エリア、
ＯＢ  対象物、ＡＪ１〜ＡＪｎ  電流調整部、
ＥＡ１〜ＥＡｎ  第１期間用電流調整素子、ＥＢ１〜ＥＢｎ  第２期間用電流調整素子、ＣＭＰ  コンパレーター、ＳＷ１〜ＳＷｎ  スイッチ回路、
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、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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【図１１】
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