(57)【要約】【課題】広い範囲にわたって対象物体の位置を光学的に検出することのできる光学式位置検出装置、およびかかる光学式位置検出装置を備えた入力機能付き表示システムを提供すること。【解決手段】光学式位置検出装置１０では、光源部１２は、検出光Ｌ２を放射状に出射するとともに、検出光Ｌ２の放射角度範囲において一方側から他方側に向かって強度が変化する光強度分布を形成し、受光部１３は、光強度分布が形成された検出対象空間１０Ｒに位置する対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ２を受光する。光源部１２では、フレキシブル配線基板１８１を利用して、発光素子１２０が位置する角度方向には発光素子１２０と受光部１３との間に遮光部１８５が設けられており、発光素子１２０の間に透光部１８６が設けられている。【選択図】図２
2012194128.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出光を出射する発光素子を周方向の複数個所に備え、当該複数の発光素子によって、前記検出光の放射角度範囲において一方側から他方側に向かって強度が変化する光強度分布を形成する光源部と、
該光源部からの前記検出光の放射中心位置に配置され、前記光強度分布が形成された空間に位置する対象物体で反射した前記検出光を受光する受光部と、
前記受光部での受光強度に基づいて前記対象物体の位置を検出する位置検出部と、
前記受光部を中心としたときに前記発光素子が位置する角度方向の各々において当該発光素子と前記受光部との間に位置する複数の遮光部と、
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】
前記複数の遮光部のうち、前記受光部の感度ピークが位置するピーク角度方向に近い角度方向に位置する遮光部の周方向の幅寸法は、当該ピーク角度方向から遠い角度方向に位置する遮光部の周方向の幅寸法より大であることを特徴とする請求項１に記載の光学式位置検出装置。
【請求項３】
前記光源部は、前記受光部が位置する側とは反対側の基板面に前記発光素子が実装された配線基板を有し、
当該配線基板において前記発光素子と前記受光部との間に位置する部分により前記遮光部が構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光学式位置検出装置。
【請求項４】
前記配線基板は、周方向に延在し、
当該配線基板の長手方向に沿って前記発光素子が実装されていることを特徴とする請求項３に記載の光学式位置検出装置。
【請求項５】
前記光源部は、第１期間中、前記検出光の強度を前記放射角度範囲の一方側から他方側に向かって減少させ、第２期間中、前記検出光の強度を前記放射角度範囲の他方側から一方側に向かって減少させ、
前記位置検出部は、前記第１期間における前記受光部の受光強度と前記第２期間における前記受光部の受光強度との比較結果に基づいて、前記対象物体の位置として、前記光源部に対する前記対象物体の角度位置を検出することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の光学式位置検出装置。
【請求項６】
前記位置検出部は、前記第１期間における前記受光部の受光強度と前記第２期間における前記受光部の受光強度との比較結果において、前記第１期間における前記受光部の受光強度と前記第２期間における前記受光部での受光強度とが等しくなったときの前記第１期間における前記光源部に対する第１駆動電流値と前記第２期間における前記光源部に対する第２駆動電流値との比較結果に基づいて、前記対象物体の位置を検出することを特徴とする請求項５に記載の光学式位置検出装置。
【請求項７】
画像が表示される表示面を備えた表示装置と、前記表示面に沿う方向の対象物体の位置を光学的に検出する光学式位置検出装置と、を有し、当該光学式位置検出装置での前記対象物体の位置検出結果に基づいて前記画像が切り換えられる入力機能付き表示システムであって、
前記光学式位置検出装置は、
検出光を出射する発光素子を周方向の複数個所に備え、当該複数の発光素子によって、前記検出光の放射角度範囲において一方側から他方側に向かって強度が変化する光強度分布を形成する光源部と、
該光源部からの前記検出光の放射中心位置に配置され、前記光強度分布が形成された空間に位置する対象物体で反射した前記検出光を受光する受光部と、
前記受光部での受光強度に基づいて前記対象物体の位置を検出する位置検出部と、
前記受光部を中心としたときに前記発光素子が位置する角度方向の各々において当該発光素子と前記受光部との間に位置する複数の遮光部と、
を有していることを特徴とする入力機能付き表示システム。
【請求項８】
画像を投射する画像投射装置と、画像の投射方向と交差する方向の対象物体の位置を光学的に検出する光学式位置検出装置と、を有し、当該光学式位置検出装置での前記対象物体の位置検出結果に基づいて前記画像が切り換えられる入力機能付き表示システムであって、
前記光学式位置検出装置は、
検出光を出射する発光素子を周方向の複数個所に備え、当該複数の発光素子によって、前記検出光の放射角度範囲において一方側から他方側に向かって強度が変化する光強度分布を形成する光源部と、
該光源部からの前記検出光の放射中心位置に配置され、前記光強度分布が形成された空間に位置する対象物体で反射した前記検出光を受光する受光部と、
前記受光部での受光強度に基づいて前記対象物体の位置を検出する位置検出部と、
前記受光部を中心としたときに前記発光素子が位置する角度方向の各々において当該発光素子と前記受光部との間に位置する複数の遮光部と、
を有していることを特徴とする入力機能付き表示システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物体の位置を光学的に検出する光学式位置検出装置、および当該光学式位置検出装置を備えた入力機能付き表示システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
対象物体を光学的に検出する光学式位置検出装置としては、例えば、複数の点光源の各々から透光部材を介して対象物体に向けて検出光を出射し、対象物体で反射した検出光が透光部材を透過して受光部で検出されるものが提案されている（特許文献１参照）。また、複数の点光源の各々から出射された検出光を、導光板を介して出射し、対象物体で反射した検出光を受光部で検出する方式の光学式位置検出装置も提案されている（特許文献２、３参照）。
【０００３】
かかる光学式位置検出装置では、複数の点光源のうちの一部の点光源が点灯した際の受光部での受光強度と、他の一部の点光源が点灯した際の受光部での受光強度との比較結果に基づいて対象物体の位置を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００３−５３４５５４号公報
【特許文献２】特開２０１０−１２７６７１号公報
【特許文献３】特開２００９−２９５３１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１〜３に記載の光学式位置検出装置においては、対象物体の位置を検出可能な範囲が狭いという問題点がある。すなわち、特許文献１に記載の光学式位置検出装置では、点光源から出射された検出光を利用する。このため、検出光の放射角度範囲自体が狭いため、対象物体の位置を検出可能な範囲が狭い。また、特許文献２、３に記載の光学式位置検出装置では、点光源から出射された検出光を、導光板を介して出射するため、比較的広い範囲にわたって検出光を出射することができるが、検出光が導光板内部を伝播する際の減衰を避けることができない。従って、広い範囲にわたって所定の光強度分布を十分な強度レベルをもって形成することが困難であるので、対象物体の位置を検出可能な範囲が狭い。
【０００６】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、広い範囲にわたって対象物体の位置を光学的に検出することのできる光学式位置検出装置、およびかかる光学式位置検出装置を備えた入力機能付き表示システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る光学式位置検出装置は、検出光を出射する発光素子を周方向の複数個所に備え、当該複数の発光素子によって、前記検出光の放射角度範囲において一方側から他方側に向かって強度が変化する光強度分布を形成する光源部と、該光源部からの前記検出光の放射中心位置に配置され、前記光強度分布が形成された空間に位置する対象物体で反射した前記検出光を受光する受光部と、前記受光部での受光強度に基づいて前記対象物体の位置を検出する位置検出部と、前記受光部を中心としたときに前記発光素子が位置する角度方向の各々において当該発光素子と前記受光部との間に位置する複数の遮光部と、を有していることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る光学式位置検出装置において、光源部は、検出光を放射状に出射するとともに、検出光の放射角度範囲において一方側から他方側に向かって強度が変化する光強度分布を形成し、受光部は、光強度分布が形成された空間に位置する対象物体で反射した検出光を受光する。ここで、対象物体で反射した検出光の強度は、光強度分布において対象物体が位置する箇所での光強度に比例するので、受光部での受光強度は、対象物体の位置に対応する。従って、位置検出部は、受光部での受光強度に基づいて対象物体の位置を検出することができる。かかる方式によれば、光源部から放射状に出射された検出光の光強度分布を利用するので、広い空間にわたって光強度分布を形成することができ、検出対象空間が広い。ここで、光強度分布では光強度が単調変化することが必要であるが、光源部において複数の発光素子を用いた場合、発光素子の光軸上に相当する位置では、検出光の強度が比較的大になってしまう。このため、対象物体が発光素子の光軸上に位置する場合、受光部での受光強度は、対象物体の位置に対応する強度よりも大となってしまい、検出誤差が発生する。しかるに本発明では、発光素子が位置する角度方向には、発光素子と受光部との間に遮光部が設けられているため、発光素子の光軸上に位置する対象物体で反射した検出光の受光部での受光強度を低くすることができる。それ故、対象物体と発光素子の光軸との位置関係に起因する検出誤差の発生を防止することができるので、広い検出対象空間の全体にわたって対象物体の位置を精度よく検出することができる。
【０００９】
本発明において、前記複数の遮光部のうち、前記受光部の感度ピークが位置するピーク角度方向に近い角度方向に位置する遮光部の周方向の幅寸法は、当該ピーク角度方向から遠い角度方向に位置する遮光部の周方向の幅寸法より大であることが好ましい。受光部の感度は、入射角依存性を有しており、感度ピークが位置するピーク角度方向から離間した方向から入射した光に対する感度が低い。本発明では、かかる入射角度特性に対応させて、複数の遮光部のうち、ピーク角度方向に近い角度方向に位置する遮光部の周方向の幅寸法を広くして、受光部における受光強度を相対的に低くし、ピーク角度方向から遠い角度方向に位置する遮光部の周方向の幅寸法を相対的に狭めて受光部における受光強度を相対的に高くしてある。それ故、受光部に対する入射角の影響を低減することができるので、広い検出対象空間の全体にわたって対象物体の位置を精度よく検出することができる。
【００１０】
本発明において、前記光源部は、前記受光部が位置する側とは反対側の基板面に前記発光素子が実装された配線基板を有し、当該配線基板において前記発光素子と前記受光部との間に位置する部分により前記遮光部が構成されていることが好ましい。配線基板では、発光素子が配置される位置が明確であるので、配線基板を利用して遮光部を形成すれば、発光素子に対応する位置に遮光部を配置するのが容易である。また、遮光部を形成するための専用の部材を追加する必要がないので、光学式位置検出装置のコストを低減することができる。
【００１１】
この場合、前記配線基板は、周方向に延在し、当該配線基板の長手方向に沿って前記発光素子が実装されていることが好ましい。
【００１２】
本発明において、前記光源部は、第１期間中、前記検出光の強度を前記放射角度範囲の一方側から他方側に向かって減少させ、第２期間中、前記検出光の強度を前記放射角度範囲の他方側から一方側に向かって減少させ、前記位置検出部は、前記第１期間における前記受光部の受光強度と前記第２期間における前記受光部の受光強度との比較結果に基づいて、前記対象物体の位置として、前記光源部に対する前記対象物体の角度位置を検出する構成を採用することができる。
【００１３】
本発明において、前記位置検出部は、前記第１期間における前記受光部の受光強度と前記第２期間における前記受光部の受光強度との比較結果において、前記第１期間における前記受光部の受光強度と前記第２期間における前記受光部での受光強度とが等しくなったときの前記第１期間における前記光源部に対する第１駆動電流値と前記第２期間における前記光源部に対する第２駆動電流値との比較結果に基づいて、前記対象物体の位置を検出することが好ましい。
【００１４】
本発明に係る光学式位置検出装置は、入力機能付き表示システム等、各種のシステムに利用することができる。例えば、画像が表示される表示面を備えた表示装置と、前記表示面に沿う方向の対象物体の位置を光学的に検出する光学式位置検出装置と、を有し、当該光学式位置検出装置での前記対象物体の位置検出結果に基づいて前記画像が切り換えられる入力機能付き表示システムにおいて、本発明を適用した光学式位置検出装置を入力装置として用いることができる。また、画像を投射する画像投射装置と、画像の投射方向と交差する方向の対象物体の位置を光学的に検出する光学式位置検出装置と、を有し、当該光学式位置検出装置での前記対象物体の位置検出結果に基づいて前記画像が切り換えられる入力機能付き表示システムにおいて、本発明を適用した光学式位置検出装置を入力装置として用いることができる。さらにまた、他のシステムとしては、電子ペーパーに対する入力システムや、入力機能付きウインドウシステムや、入力機能付きアミューズメントシステムに用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置の主要部を模式的に示す説明図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置の受発光ユニットの説明図である。
【図３】図２（ａ）に示す受発光ユニットに構成した光源部の構成を模式的に示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置の電気的構成等を示す説明図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置における位置検出原理を示す説明図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置において対象物体のＸＹ座標データを取得する原理を示す説明図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置における発光素子の光軸と対象物体との相対位置関係に起因する反射強度変化の説明図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置において遮光部を設けた効果を示す説明図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る光学式位置検出装置の受発光ユニットの説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に係る光学式位置検出装置の受光部の感度の入射角度依存性を示す説明図である。
【図１１】本発明の実施の形態３に係る光学式位置検出装置の受発光ユニットの斜視図である。
【図１２】本発明の実施の形態３に係る光学式位置検出装置の光源部の説明図である。
【図１３】本発明を適用した位置検出システムの具体例１（入力機能付き表示システム）の説明図である。
【図１４】本発明を適用した位置検出システムの具体例２（入力機能付き表示システム／位置検出機能付き投射型表示システム）の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、添付図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明においては、互いに交差する方向をＸ軸方向およびＹ軸方向とし、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に交差する方向をＺ軸方向とする。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。
【００１７】
［実施の形態１］
（全体構成）
図１は、本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置の主要部を模式的に示す説明図であり、図１（ａ）、（ｂ）は、光学式位置検出装置を検出光出射空間側の斜め方向からみたときの説明図、および光学式位置検出装置を正面からみたときの説明図である。
【００１８】
図１において、本形態の位置検出システム１は、対象物体Ｏｂの位置を検出する光学式位置検出装置１０を有しており、かかる光学式位置検出装置１０は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向により規定される仮想のＸＹ平面（仮想面）に沿うように放射状に出射した検出光Ｌ２を利用して、対象物体Ｏｂの位置を検出する。本形態において、位置検出システム１は、ＸＹ平面に沿って広がる視認面４１をＺ軸方向の一方側Ｚ１に備えた視認面構成部材４０を有しており、光学式位置検出装置１０は、視認面４１に沿って検出光Ｌ２を出射し、視認面構成部材４０に対して視認面４１側（Ｚ軸方向の一方側Ｚ１）に位置する対象物体Ｏｂの位置を検出する。従って、位置検出システム１の検出対象空間１０Ｒは、光学式位置検出装置１０において検出光Ｌ２が出射される検出光出射空間であり、検出対象空間１０Ｒには、後述する検出光Ｌ２の光強度分布が形成される。かかる位置検出システム１は、光学式位置検出装置１０によって、後述する電子黒板等の入力機能付き表示システムや入力機能付き投射型表示システム等として用いることができる。
【００１９】
本形態の位置検出システム１において、光学式位置検出装置１０は、視認面４１（ＸＹ平面）に沿って検出光Ｌ２を放射状に出射する光源部１２（線状光源部）と、検出光Ｌ２の出射空間（検出対象空間１０Ｒ）に位置する対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ２（反射光Ｌ３）を受光する受光部１３とを備えている。
【００２０】
本形態においては、光源部１２として、視認面構成部材４０に対してＹ軸方向の一方側Ｙ１に離間する位置で検出対象空間１０Ｒに向く２つの光源部１２（第１光源部１２Ａおよび第２光源部１２Ｂ）が用いられており、第１光源部１２Ａと第２光源部１２Ｂとは、Ｘ軸方向で離間し、Ｙ軸方向では同一の位置にある。また、本形態においては、受光部１３として、視認面構成部材４０に対してＹ軸方向の一方側Ｙ１に離間する位置で検出対象空間１０Ｒに向く第１受光部１３Ａおよび第２受光部１３Ｂが用いられており、第１受光部１３Ａと第２受光部１３Ｂとは、Ｘ軸方向で離間し、Ｙ軸方向では同一の位置にある。
【００２１】
ここで、第１受光部１３Ａは、第１光源部１２Ａから放射状に出射される検出光Ｌ２（検出光Ｌ２ａ）の放射中心位置に配置されており、第１受光部１３Ａと第１光源部１２Ａとは第１受発光ユニット１５Ａとして一体化されている。また、第２受光部１３Ｂは、第２光源部１２Ｂから放射状に出射される検出光Ｌ２（検出光Ｌ２ｂ）の放射中心位置に配置されており、第２受光部１３Ｂと第２光源部１２Ｂとは第２受発光ユニット１５Ｂとして一体化されている。
【００２２】
後述するように、光源部１２（第１光源部１２Ａおよび第２光源部１２Ｂ）は各々、ＬＥＤ（発光ダイオード）からなる発光素子を備えており、ピーク波長が８４０〜１０００ｎｍに位置する赤外光からなる検出光Ｌ２（検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ）を発散光として出射する。受光部１３（第１受光部１３Ａおよび第２受光部１３Ｂ）は各々、フォトダイオードやフォトトランジスター等の受光素子１３０を備えており、本形態において、受光素子１３０は赤外域に感度ピークを備えたフォトダイオードである。
【００２３】
かかる第１受発光ユニット１５Ａおよび第２受発光ユニット１５Ｂは、視認面構成部材４０よりＺ軸方向の一方側Ｚ１に突出した位置にある。また、第１受発光ユニット１５Ａと第２受発光ユニット１５Ｂとは異なるタイミングで動作する。より具体的には、第１受発光ユニット１５Ａにおいて、第１光源部１２Ａから検出光Ｌ２ａが出射された際、第１受光部１３Ａは、検出対象空間１０Ｒに位置する対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ２ａ（反射光Ｌ３）を受光する。かかる動作とは異なるタイミングで、第２受発光ユニット１５Ｂにおいて、第２光源部１２Ｂから検出光Ｌ２ｂが出射された際、第２受光部１３Ｂは、検出対象空間１０Ｒに位置する対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ２ｂ（反射光Ｌ３）を受光する。
【００２４】
（光源部１２の具体的構成）
図２は、本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置１０の受発光ユニットの説明図であり、図２（ａ）、（ｂ）は、受発光ユニットの全体構成を示す斜視図、および受発光ユニットに用いたフレキシブル配線基板の説明図である。図３は、図２（ａ）に示す受発光ユニットに構成した光源部１２の構成を模式的に示す説明図であり、第１期間に検出光Ｌ２が出射される第１点灯動作の様子を示す説明図、および第２期間に検出光Ｌ２が出射される第２点灯動作の様子を示す説明図である。
【００２５】
図２（ａ）に示すように、本形態の光学式位置検出装置１０において、第１受発光ユニット１５Ａおよび第２受発光ユニット１５Ｂは同一の構成を有しており、それ故、第１光源部１２Ａおよび第２光源部１２Ｂも同一の構成を有している。より具体的には、第１受発光ユニット１５Ａにおいて、第１光源部１２Ａは、複数の発光素子１２０と、受光部１３が位置する側とは反対側の基板面に発光素子１２０が実装されたフレキシブル配線基板１８１と、フレキシブル配線基板１８１の端部を受光部１３が位置する側で支持する基板支持部１５５を備えた光源支持部材１５０とを有しており、基板支持部１５５は、長さ方向（周方向）で湾曲した形状をもって延在している。フレキシブル配線基板１８１は、基板支持部１５５に沿って湾曲しながら延在する帯状基板であり、複数の発光素子１２０が長さ方向に沿って所定の間隔で実装されている。本形態では、複数の発光素子１２０として計８個の発光素子１２０が１５°間隔で実装されている。それ故、第１光源部１２Ａからの検出光Ｌ２の放射角度範囲は約１２０°である。
【００２６】
光源支持部材１５０は、基板支持部１５５のＺ軸方向の一方側Ｚ１の端縁から半円状に突出する鍔部１５６ａと、基板支持部１５５のＺ軸方向の他方側Ｚ２の端縁から半円状に突出する鍔部１５６ｂとを備えており、かかる鍔部１５６ａ、１５６ｂによってＺ軸方向における出射角度範囲が規定されている。第２受発光ユニット１５Ｂの第２光源部１２Ｂも、第１光源部１２Ａと同様、フレキシブル配線基板１８１に実装された複数の発光素子１２０等を備えている。
【００２７】
図２（ｂ）を参照して後述するように、フレキシブル配線基板１８１では、長さ方向に四角形の切り欠きからなる複数の透光部１８６が等角度間隔に形成されており、かかる透光部１８６で挟まれた位置に発光素子１２０が実装されている。また、周方向において透光部１８６で挟まれた領域は、発光素子１２０の実装に必要な寸法より大の領域になっており、かかる領域は、後述する遮光部１８５として利用される。
【００２８】
（位置検出部等の構成）
図４は、本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置１０の電気的構成等を示す説明図である。本形態の位置検出システム１に用いた光学式位置検出装置１０において、図１〜図３等を参照して説明した第１受発光ユニット１５Ａおよび第２受発光ユニット１５Ｂは、図４に示す制御用ＩＣ７０に電気的に接続されている。制御用ＩＣ７０は、基準クロック、Ａ相基準パルス、Ｂ相基準パルス、タイミング制御パルス、同期クロック等を生成する複数の回路（図示せず）を有している。また、制御用ＩＣ７０は、Ａ相基準パルスに基づいて所定の駆動パルスを生成するパルス発生器７５ａと、Ｂ相基準パルスに基づいて所定の駆動パルスを生成するパルス発生器７５ｂとを有している。また、制御用ＩＣ７０は、パルス発生器７５ａおよびパルス発生器７５ｂが生成した駆動パルスを、第１駆動電流バランス調整回路７９１を介して第１光源部１２Ａの発光素子１２０に供給するか、第２駆動電流バランス調整回路７９２を介して第１光源部１２Ａの発光素子１２０に供給するかを制御するスイッチ部７６を有している。かかるパルス発生器７５ａ、７５ｂ、スイッチ部７６、第１駆動電流バランス調整回路７９１、および第２駆動電流バランス調整回路７９２は光源駆動部５１を構成している。本形態において、第１駆動電流バランス調整回路７９１および第２駆動電流バランス調整回路７９２は、例えば、複数の発光素子１２０の各々に１対１で対応する抵抗を備えた抵抗回路からなる。第１駆動電流バランス調整回路７９１は、第１期間において、図３（ａ）を参照して説明した第１点灯動作を行うための回路であり、発光素子１２０に対する駆動電流を一方側の端部１８１ｆの側から他方側の端部１８１ｅに向かって減少させる。第２駆動電流バランス調整回路７９２は、第２期間において、図３（ｂ）を参照して説明した第２点灯動作を行うための回路であり、発光素子１２０に対する駆動電流を他方側の端部１８１ｅの側から一方側の端部１８１ｆに向かって減少させる。
【００２９】
また、制御用ＩＣ７０は、受光部１３での検出結果を増幅する増幅部等を備えた受光量測定部７３と、受光量測定部７３での測定結果に基づいてパルス発生器７５ａ、７５ｂを制御して第１光源部１２Ａの発光素子１２０に供給する駆動パルスの駆動電流値（第１駆動電流値）を調整する調整量算出部７４とを備えている。かかる受光量測定部７３および調整量算出部７４は、位置検出部５０の一部の機能を担っている。なお、第２受発光ユニット１５Ｂは、第１受発光ユニット１５Ａと同様な構成をもって制御用ＩＣ７０に電気的に接続されている。
【００３０】
制御用ＩＣ７０は、パーソナルコンピューター等の上位の制御装置６０の制御部６１によって制御されており、かかる制御装置６０は、受光量測定部７３および調整量算出部７４とともに位置検出部５０を構成する座標データ取得部５５を有している。従って、本形態において、位置検出部５０は、制御用ＩＣ７０の受光量測定部７３および調整量算出部７４と、上位の制御装置６０（パーソナルコンピューター）の座標データ取得部５５とによって構成されている。
【００３１】
本形態では、光源部１２として、互いに離間した位置に配置された第１受発光ユニット１５Ａおよび第２受発光ユニット１５Ｂを有している。従って、座標データ取得部５５は、第１光源部１２Ａに対する駆動結果に基づいて、第１光源部１２Ａの放射中心に対する対象物体Ｏｂの角度位置を検出する第１角度位置検出部５５１と、第２光源部１２Ｂに対する駆動結果に基づいて、第２光源部１２Ｂの放射中心に対する対象物体Ｏｂの角度位置を検出する第２角度位置検出部５５２とを有している。また、座標データ取得部５５は、第１角度位置検出部５５１で得られた対象物体Ｏｂの角度位置と、第２角度位置検出部５５２で得られた対象物体Ｏｂの角度位置とに基づいて対象物体ＯｂのＸＹ座標データを確定する座標データ確定部５５３を備えている。
【００３２】
なお、本形態では、制御用ＩＣ７０を多チャンネル化して、１つの制御用ＩＣ７０によって第１受発光ユニット１５Ａおよび第２受発光ユニット１５Ｂを駆動しているが、第１受発光ユニット１５Ａおよび第２受発光ユニット１５Ｂに対して１対１の関係をもつ２つの制御用ＩＣ７０を用いてもよい。
【００３３】
（光強度分布）
図３に示すように、本形態の光学式位置検出装置１０において、図４を参照して説明した光源駆動部５１は、２つの光源部１２（第１光源部１２Ａおよび第２光源部１２Ｂ）のいずれにおいても、検出光Ｌ２の出射強度が検出光Ｌ２の放射角度範囲の一方側から他方側に向かって減少する第１点灯動作（第１期間）を行わせる。また、光源駆動部５１は、２つの光源部１２（第１光源部１２Ａおよび第２光源部１２Ｂ）のいずれにおいても、検出光Ｌ２の出射強度が検出光Ｌ２の放射角度範囲の他方側から一方側に向かって減少する第２点灯動作（第２期間）を行わせる。かかる動作は、光源駆動部５１が、第１期間の第１点灯動作時と第２期間の第２点灯動作時において複数の発光素子１２０に供給する駆動電流を変えることにより実現される。
【００３４】
より具体的には、光源駆動部５１は、第１光源部１２Ａに対して、第１期間の第１点灯動作時には、第１駆動電流バランス調整回路７９１を介して発光素子１２０を駆動する。従って、フレキシブル配線基板１８１の長さ方向の一方側の端部１８１ｆが位置する側から他方側の端部１８１ｅが位置する側に向かって、発光素子１２０に対する駆動電流値が減少する。それ故、第１期間の第１点灯動作では、図３（ａ）に出射強度の高低を矢印Ｐａで示すように、第１光源部１２Ａから放射状に出射された検出光Ｌ２の強度は、フレキシブル配線基板１８１の長さ方向の一方側の端部１８１ｆが位置する角度方向では高く、そこから、他方側の端部１８１ｅが位置する角度方向に向かって単調に低下する。従って、検出対象空間１０Ｒには、フレキシブル配線基板１８１の長さ方向の一方側の端部１８１ｆが位置する角度方向（放射角度範囲の一方側）では光強度が高く、そこから、他方側の端部１８１ｅが位置する角度方向（放射角度範囲の他方側）に向かって光強度が連続的に低くなる第１光強度分布ＬＩＤ１が形成される。
【００３５】
また、光源駆動部５１は、第１光源部１２Ａに対して、第２期間の第２点灯動作時には、第２駆動電流バランス調整回路７９２を介して発光素子１２０を駆動する。従って、フレキシブル配線基板１８１の長さ方向の他方側の端部１８１ｅが位置する側から一方側の端部１８１ｆが位置する側に向かって、発光素子１２０に対する駆動電流値が減少する。それ故、第２期間の第２点灯動作では、図３（ｂ）に出射強度の高低を矢印Ｐａで示すように、第１光源部１２Ａから放射状に出射された検出光Ｌ２の強度は、フレキシブル配線基板１８１の長さ方向の他方側の端部１８１ｅが位置する角度方向では高く、そこから、一方側の端部１８１ｆが位置する角度方向に向かって単調に低下する。従って、検出対象空間１０Ｒには、フレキシブル配線基板１８１の長さ方向の他方側の端部１８１ｅが位置する角度方向（放射角度範囲の他方側）では光強度が高く、そこから、一方側の端部１８１ｆが位置する角度方向（放射角度範囲の一方側）に向かって光強度が連続的に低くなる第２光強度分布ＬＩＤ２が形成される。
【００３６】
なお、光源駆動部５１は、第２光源部１２Ｂに対しても、第１光源部１２Ａと同様、第１期間には第１点灯動作時を行わせて第１光強度分布ＬＩＤ１を形成させ、第２期間には第２点灯動作時を行わせて第２光強度分布ＬＩＤ２を形成させる。従って、後述するように、第１光強度分布ＬＩＤ１および第２光強度分布ＬＩＤ２を利用すれば、第１光源部１２Ａおよび第２光源部１２Ｂの中心ＰＥの距離ＤＳ（図６参照）が固定であるので、対象物体Ｏｂの位置を検出することができる。
【００３７】
（対象物体Ｏｂの位置検出動作）
図５は、本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置１０における位置検出原理を示す説明図であり、図５（ａ）、（ｂ）は光強度分布の説明図、および対象物体が存在する位置情報（角度位置／方位情報）を取得する方法の説明図である。図６は、本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置１０において対象物体ＯｂのＸＹ座標データを取得する原理を示す説明図である。なお、図５では、光源部１２から出射される検出光Ｌ２の放射角度範囲の中央（受光部１３の正面）に相当する角度方向を０°としてある。
【００３８】
本形態では、まず、第１光源部１２Ａによって、第１光強度分布ＬＩＤ１を形成した際、検出光Ｌ２の照射角度方向と、検出光Ｌ２の強度とは、図５（ａ）に線Ｅ１で示す直線関係にある。また、第１光源部１２Ａによって、第２光強度分布ＬＩＤ２を形成した際、検出光Ｌ２の照射角度方向と、検出光Ｌ２の強度とは、図５（ａ）に線Ｅ２で示す直線関係にある。ここで、図５（ｂ）および図６に示すように、第１光源部１２Ａの中心ＰＥ（検出光Ｌ２の放射中心位置）からみて角度θの方向に対象物体Ｏｂが存在するとする。この場合、第１光強度分布ＬＩＤ１を形成したとき、対象物体Ｏｂが存在する位置での検出光Ｌ２の強度はＩＮＴａとなる。これに対して、第２光強度分布ＬＩＤ２を形成したとき、対象物体Ｏｂが存在する位置での検出光Ｌ２の強度はＩＮＴｂとなる。従って、第１光強度分布ＬＩＤ１を形成した際の第１受光部１３Ａでの検出強度と、第２光強度分布ＬＩＤ２を形成した際の第２受光部１３Ｂでの検出強度とを比較して、強度ＩＮＴａ、ＩＮＴｂの関係を求めれば、図５（ｂ）および図６に示すように、第１光源部１２Ａの中心ＰＥを基準に対象物体Ｏｂが位置する方向の角度θ（角度θ１／角度位置）を求めることができる。
【００３９】
かかる原理を利用して、対象物体Ｏｂの角度位置（角度θ１）を検出するにあたって、本形態では、第１光源部１２Ａによって、第１光強度分布ＬＩＤ１を形成した第１期間における第１受光部１３Ａでの検出強度と、第２光強度分布ＬＩＤ２を形成した第２期間における第１受光部１３Ａでの検出強度とが等しくなるように、第１光源部１２Ａに対する第１駆動電流値、および第１光源部１２Ａに対する第２駆動電流値を調整する。その際、第１駆動電流値は、第１点灯動作における発光素子１２０への駆動電流の和であり、第２駆動電流値は、第２点灯動作における発光素子１２０への駆動電流の和である。
【００４０】
ここで、第１光源部１２Ａからの検出光Ｌ２の出射強度は、発光素子１２０に対する第１駆動電流値、および発光素子１２０に対する第２駆動電流値に比例する。従って、発光素子１２０に対する第１駆動電流値、および発光素子１２０に対する第２駆動電流値を調整した後の第１駆動電流値と第２駆動電流値との比や差、あるいは駆動電流値を調整した際の駆動電流値の調整量の比や差から対象物体Ｏｂが位置する方向の角度θ（角度θ１）を求めることができる。
【００４１】
より具体的には、まず、図４に示す制御用ＩＣ７０の光源駆動部５１は、第１期間において第１光源部１２Ａの発光素子１２０を駆動して第１光強度分布ＬＩＤ１を形成した後、第２期間において第２点灯動作として第１光源部１２Ａの発光素子１２０を駆動して第２光強度分布ＬＩＤ２を形成する。この際、第１光強度分布ＬＩＤ１と第２光強度分布ＬＩＤ２とは強度変化の向きは逆向きであるが、強度レベルは同一である。そして、図４に示す位置検出部５０の調整量算出部７４は、第１点灯動作時の第１受光部１３Ａの受光強度ＩＮＴａと、第２点灯動作時の第１受光部１３Ａの受光強度ＩＮＴｂとを比較する。その結果、第１点灯動作時の第１受光部１３Ａの受光強度ＩＮＴａと、第２点灯動作時の第１受光部１３Ａの受光強度ＩＮＴｂとが等しければ、対象物体Ｏｂの角度位置は０°である。
【００４２】
これに対して、第１点灯動作時の第１受光部１３Ａの受光強度ＩＮＴａと、第２点灯動作時の第１受光部１３Ａの受光強度ＩＮＴｂとが受光強度ＩＮＴａ、ＩＮＴｂが相違している場合、位置検出部５０は、受光強度ＩＮＴａ、ＩＮＴｂとが等しくなるように、第１光源部１２Ａに対する第１駆動電流値、および第１光源部１２Ａに対する第２駆動電流値を調整する。そして、再度、第１点灯動作と第２点灯動作とを行った際に、第１点灯動作時の第１受光部１３Ａの受光強度ＩＮＴａと、第２点灯動作時の第１受光部１３Ａの受光強度ＩＮＴｂとが等しければ、図４に示す第１角度位置検出部５５１は、かかる調整を行った後の第１光源部１２Ａに対する第１駆動電流値と第２駆動電流値との比や差、あるいは駆動電流の調整量の比や差から対象物体Ｏｂが位置する方向の角度θ（角度θ１）を求める。
【００４３】
かかる動作を第２光源部１２Ｂにおいても行えば、図４に示す第２角度位置検出部５５２は、第２光源部１２Ｂの中心ＰＥを基準に対象物体Ｏｂが位置する方向の角度θ（角度θ２／角度位置）を求めることができる。従って、図４に示す座標データ確定部５５３は、第１角度位置検出部５５１で検出した角度位置（角度θ１の方向）と、第２角度位置検出部５５２で検出した角度位置（角度θ２の方向）の交点に相当する位置を対象物体Ｏｂが位置するＸＹ座標データとして取得することができる。
【００４４】
（遮光部の構成）
図７は、本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置１０における発光素子１２０の光軸と対象物体Ｏｂとの相対位置関係に起因する反射強度変化の説明図である。図８は、本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置１０において遮光部を設けた効果を示す説明図であり、図８（ａ）は、遮光部を設けた場合（本発明）の対象物体Ｏｂの位置と受光部１３での受光強度との関係を示すグラフ、および遮光部を設けない場合（比較例）の対象物体Ｏｂの位置と受光部１３での受光強度との関係を示すグラフである。なお、図８では、光源部１２から出射される検出光Ｌ２の放射角度範囲の中央（受光部１３の正面）に相当する角度方向を０°としてあり、第１光強度分布ＬＩＤ１を形成した際の受光部１３での受光強度である。
【００４５】
図７に示すように、本形態の光学式位置検出装置１０では、発光素子１２０を駆動して第１光強度分布ＬＩＤ１および第２光強度分布ＬＩＤ２を形成する。その際、第１光強度分布ＬＩＤ１および第２光強度分布ＬＩＤ２では、周方向において強度が単調に変化することが必要である。但し、本形態では、光源部１２において複数の発光素子１２０を用いているため、第１光強度分布ＬＩＤ１および第２光強度分布ＬＩＤ２のいずれにおいても、発光素子１２０の光軸Ｌ１２０上に相当する位置では、検出光Ｌ２の強度が比較的大になってしまう。このため、対象物体Ｏｂが発光素子１２０の光軸Ｌ１２０上に位置する場合、対象物体Ｏｂでの検出光Ｌ２の反射強度Ｌ３１は、対象物体Ｏｂが発光素子１２０の光軸Ｌ１２０からずれている場合の対象物体Ｏｂでの検出光Ｌ２の反射強度Ｌ３２より大となってしまう。従って、対象物体Ｏｂの角度位置を変更しながら、受光部１３での受光強度を測定すると、図８（ｂ）に示すように、対象物体Ｏｂの角度位置が変化するに伴って、受光部１３での受光強度が変化するだけでなく、対象物体Ｏｂが発光素子１２０の光軸Ｌ１２０上に位置することに起因するピークが１５°毎に発生してしまう。なお、図８（ｂ）には、光源部１２から対象物体Ｏｂまでの距離を変えた場合について測定した結果を示してあり、菱形と実線Ａ２０とにより示すデータ、四角形と破線Ａ３０とにより示すデータ、および丸と点線Ａ４０により示すデータは各々、光源部１２から対象物体Ｏｂまでの距離が２０ｃｍ、３０ｃｍおよび４０ｃｍの場合の測定結果である。また、図８（ｂ）に示すデータは、光源部１２に対してＺ軸方向にずらした位置に受光部１３を設けた状態で測定した値である。
【００４６】
そこで、本形態では、図２（ｂ）および図３に示すように、第１受発光ユニット１５Ａおよび第２受発光ユニット１５Ｂのいずれにおいても、受光部１３を中心としたときに発光素子１２０が位置する角度方向の各々において発光素子１２０と受光部１３との間には遮光部１８５が設けられており、かかる遮光部１８５の間に透光部１８６が設けられている。すなわち、受光部１３を中心としたときに複数の発光素子１２０が位置する角度方向の各々において発光素子１２０と受光部１３との間に遮光部１８５が設けられている一方、周方向で隣り合う発光素子１２０の間に相当する角度方向には透光部１８６が設けられている。
【００４７】
本形態では、かかる遮光部１８５および透光部１８６を設けるにあたって、フレキシブル配線基板１８１のフィルム基材自身の遮光性、およびフィルム基材上に形成された金属パターンによる遮光性が利用されている。より具体的には、フレキシブル配線基板１８１において発光素子１２０が実装されている領域で挟まれた領域には、スリット状の切り欠きが形成されており、かかるスリットによって透光部１８６が構成され、フレキシブル配線基板１８１において、発光素子１２０の実装領域よりも広めに残っている領域が遮光部１８５として利用されている。すなわち、フレキシブル配線基板１８１において、周方向においてスリット状の透光部１８６で挟まれた領域は、発光素子１２０に対する実装部分として利用されているとともに、発光素子１２０が位置する角度方向において発光素子１２０と受光部１３との間に位置する遮光部１８５として利用されている。なお、本形態において、フレキシブル配線基板１８１のＺ軸方向の両端部は、スリット状の透光部１８６で分断されておらず、長さ方向で繋がっている。このため、フレキシブル配線基板１８１では、Ｚ軸方向の両端部で配線等が延在しており、かかるフレキシブル配線基板１８１の端部から駆動電流を供給すれば、発光素子１２０を点灯させることができる。
【００４８】
かかる光学式位置検出装置１０においては、対象物体Ｏｂが発光素子１２０の光軸Ｌ１２０上に位置する場合、対象物体Ｏｂでの検出光Ｌ２の反射強度Ｌ３１は、対象物体Ｏｂが発光素子１２０の光軸Ｌ１２０からずれている場合の反射強度Ｌ３２に比して大である。但し、発光素子１２０の光軸Ｌ１２０上に位置する対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ２の一部は、遮光部１８５で遮られ、残りの光が透光部１８６を介して受光部１３で受光される。これに対して、発光素子１２０の光軸Ｌ１２０上からずれた位置の対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ２は、遮光部１８５で遮られることなく、透光部１８６を介して受光部１３で受光される。
【００４９】
従って、対象物体Ｏｂの角度位置を変更しながら、受光部１３での受光強度を測定すると、図８（ａ）に示すように、対象物体Ｏｂが発光素子１２０の光軸Ｌ１２０上に位置する場合と、対象物体Ｏｂが発光素子１２０の光軸Ｌ１２０からずれている場合とにおいて連続した受光強度となる。それ故、受光部１３での受光強度に基づいて、対象物体Ｏｂの角度位置を検出した際、対象物体Ｏｂと発光素子１２０の光軸Ｌ１２０との位置関係に起因する検出誤差の発生を防止することができる。なお、図８（ａ）には、光源部１２から対象物体Ｏｂまでの距離を変えた場合について測定した結果を示してあり、四角形と実線Ｂ３０とによって示すデータ、および丸と点線Ｂ４０とによって示すデータは各々、光源部１２から対象物体Ｏｂまでの距離が３０ｃｍ、４０ｃｍの場合の測定結果である。
【００５０】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の光学式位置検出装置１０において、光源部１２は、検出光Ｌ２を放射状に出射するとともに、検出光Ｌ２の放射角度範囲において一方側から他方側に向かって強度が変化する光強度分布（第１光強度分布ＬＩＤ１および第２光強度分布ＬＩＤ２）を形成し、受光部１３は、光強度分布が形成された検出対象空間１０Ｒに位置する対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ２を受光する。ここで、対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ２の強度は、光強度分布において対象物体Ｏｂが位置する箇所での強度に比例するので、受光部１３での受光強度は、対象物体Ｏｂの位置に対応する。従って、位置検出部５０は、受光部１３での受光強度に基づいて対象物体Ｏｂの位置を検出することができる。かかる方式によれば、光源部１２から放射状に出射された検出光Ｌ２の光強度分布を利用するので、広い空間にわたって光強度分布を形成することができ、検出対象空間１０Ｒが広い。
【００５１】
かかる方式を採用した場合、光強度分布（第１光強度分布ＬＩＤ１および第２光強度分布ＬＩＤ２）は単調に変化することが必要であるが、光源部１２において複数の発光素子１２０を用いた場合、発光素子１２０の光軸Ｌ１２０上に相当する位置では、検出光Ｌ２の強度が比較的大になってしまう。このため、対象物体Ｏｂが発光素子１２０の光軸Ｌ１２０上に位置する場合、受光部１３での受光強度は、対象物体Ｏｂの位置に対応する強度よりも大となってしまい、検出誤差が発生する。しかるに本形態では、発光素子１２０が位置する角度方向には、発光素子１２０と受光部１３との間に遮光部１８５が設けられているため、発光素子１２０の光軸Ｌ１２０上に位置する対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ２の受光部１３での受光強度を低くすることができる。それ故、対象物体Ｏｂと発光素子１２０の光軸Ｌ１２０との位置関係に起因する検出誤差の発生を防止することができる。よって、広い検出対象空間１０Ｒの全体にわたって対象物体Ｏｂの位置を精度よく検出することができる。
【００５２】
また、本形態において、フレキシブル配線基板１８１において発光素子１２０と受光部１３との間に位置する部分により遮光部１８５が構成されている。フレキシブル配線基板１８１では、発光素子１２０が配置される位置が明確であるので、フレキシブル配線基板１８１を利用して遮光部１８５を形成すれば、発光素子１２０に対応する位置に遮光部１８５を配置するのが容易である。また、遮光部１８５を形成するための専用の部材を追加する必要がないので、光学式位置検出装置１０のコストを低減することができる。
【００５３】
また、本形態によれば、対象物体Ｏｂと発光素子１２０の光軸Ｌ１２０との位置関係に起因する検出誤差の発生を防止することができるので、光源部１２を検出対象空間１０Ｒから大きく離間させて発光素子１２０の光軸Ｌ１２０の影響を緩和する必要がない。それ故、光源部１２を検出対象空間１０Ｒに近接させた位置に配置することができる。また、対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ２は、フレキシブル配線基板１８１の透光部１８６を通って受光部１３に到達する。このため、光源部１２に対してＺ軸方向にずらした位置に受光部１３を設ける必要がないなど、光源部１２と受光部１３とを受発光ユニットとして一体化するのに適している。
【００５４】
また、本形態において、位置検出部５０は、光源部１２での第１点灯動作時（第１期間）および第２点灯動作時（第２期間）における受光部１３での受光強度が等しくなるように第１点灯動作時に光源部１２に供給する第１駆動電流値と、第２点灯動作時に光源部１２に供給する第２駆動電流値との比較結果に基づいて角度位置を検出する。かかる構成によれば、受光部１３での受光強度から直接、対象物体Ｏｂの角度位置を検出する場合に比較して、外光の影響や受光部１３での感度変化等の影響を受けにくいという利点がある。
【００５５】
さらに、検出光Ｌ２は赤外光であるため、視認されない。従って、視認面４１に情報が表示されている場合でも、検出光Ｌ２が情報の視認を妨げないという利点がある。
【００５６】
［実施の形態２］
図９は、本発明の実施の形態２に係る光学式位置検出装置１０の受発光ユニットの説明図であり、図９（ａ）、（ｂ）は、受発光ユニットの全体構成を示す斜視図、および受発光ユニットに用いたフレキシブル配線基板の説明図である。図１０は、本発明の実施の形態２に係る光学式位置検出装置１０の受光部１３の感度の入射角度依存性を示す説明図であり、図１０（ａ）、（ｂ）は、受光部の受光感度の入射角度依存性を示すグラフ、および受光感度の入射角度依存性と透光部１８６（スリット）の面積との関係を示すグラフである。
【００５７】
図９（ａ）に示すように、本形態の位置検出システム１でも、実施の形態１と同様、光学式位置検出装置１０は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向により規定される仮想のＸＹ平面（仮想面）に沿うように放射状に出射した検出光Ｌ２を利用して、対象物体Ｏｂの位置を検出する。また、本形態でも、実施の形態１と同様、光学式位置検出装置１０は、第１受発光ユニット１５Ａおよび第２受発光ユニット１５Ｂを備えており、第１受発光ユニット１５Ａおよび第２受発光ユニット１５Ｂにおいて、第１光源部１２Ａおよび第２光源部１２Ｂは、複数の発光素子１２０と、受光部１３が位置する側とは反対側の基板面に発光素子１２０が実装されたフレキシブル配線基板１８１とを有している。また、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、フレキシブル配線基板１８１では、実施の形態１と同様、切り欠きからなる複数の透光部１８６が形成されており、かかる透光部１８６で挟まれた位置に発光素子１２０が実装されている。また、透光部１８６で挟まれた領域は、発光素子１２０の実装に必要な寸法より大の領域になっており、かかる領域は、遮光部１８５として利用される。
【００５８】
ここで、第１受光部１３Ａおよび第２受光部１３Ｂに用いた受光素子１３０（フォトダイオード）の受光感度は、図１０（ａ）や、図１０（ｂ）の菱形および実線Ｃ１により示す入射角度依存性を有しており、感度ピーク値に対して１／２未満となる角度方向から入射した検出光Ｌ２に対する受光感度が著しく低い。そこで、本形態では、受光素子１３０の感度における入射角度依存性を相殺するように、遮光部１８５の幅寸法および透光部１８６の面積を周方向で相違させてある。
【００５９】
より具体的には、図９（ｂ）に示すように、複数の遮光部１８５を各々、一方側の端部１８１ｆから他方側の端部１８１ｅに向かって遮光部１８５ａ〜１８５ｈとしたとき、受光部１３の感度がピークとなる角度方向（ピーク角度方向）に近い遮光部１８５ｄ、１８５ｅの周方向の幅寸法を、ピーク角度方向から遠い遮光部１８５ａ〜１８５ｃ、１８５ｆ〜１８５ｈの周方向の幅寸法より大にしてある。また、下式に幅寸法の関係を示すように、ピーク角度方向から遠い遮光部１８５ａ〜１８５ｃ、１８５ｆ〜１８５ｈの中でも、ピーク角度方向に近い遮光部１８５程、周方向の幅寸法より大にしてある。
遮光部１５の寸法
１８５ａ＝１８５ｈ＞１８５ｂ＝１８５ｇ＞１８５ｃ＝１８５ｆ
【００６０】
それ故、複数の透光部１８６を各々、一方側の端部１８１ｆから他方側の端部１８１ｅに向かって遮光部１８６ａ〜１８６ｉとしたとき、受光部１３のピーク角度方向に近い透光部１８６ｅの周方向の幅寸法および面積については、ピーク角度方向から遠い透光部１８６ａ〜１８６ｄ、１８６ｆ〜１８６ｉの周方向の幅寸法および面積より小になっている。また、下式および図１０（ｂ）の四角および実線Ｃ２により、透光部１８６の幅寸法および面積の関係を示すように、ピーク角度方向から遠い透光部１８６ａ〜１８６ｄ、１８６ｆ〜１８６ｉの中でも、ピーク角度方向に近い透光部１８６程、幅寸法および面積を小にしてある。
透光部１８６の寸法
１８６ａ＝１８６ｉ＞１８６ｂ＝１８６ｈ＞１８６ｃ＝１８６ｇ＞１８６ｄ＝１８６ｆ
【００６１】
また、図１０（ｂ）から分かるように、各角度位置における受光部１３の感度と、透光部１８６の面積との積が一定となるように、遮光部１８５および透光部１８６の幅寸法や面積を設定してある。
【００６２】
このため、本形態によれば、対象物体Ｏｂと発光素子１２０の光軸Ｌ１２０との位置関係に起因する検出誤差の発生を防止することができる等、実施の形態１と同様な効果を奏するとともに、検出結果に対する受光部１３の感度の入射角依存性の影響を排除することができる。よって、広い検出対象空間１０Ｒの全体にわたって対象物体Ｏｂの位置を精度よく検出することができる。
【００６３】
［実施の形態３］
図１１は、本発明の実施の形態３に係る光学式位置検出装置１０の受発光ユニットの斜視図ある。図１２は、本発明の実施の形態３に係る光学式位置検出装置１０の電気的構成等を示す説明図である。
【００６４】
図１１に示すように、本形態の位置検出システム１でも、実施の形態１と同様、光学式位置検出装置１０は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向により規定される仮想のＸＹ平面（仮想面）に沿うように放射状に出射した検出光Ｌ２を利用して、対象物体Ｏｂの位置を検出する。また、本形態でも、実施の形態１と同様、光学式位置検出装置１０は、第１受発光ユニット１５Ａおよび第２受発光ユニット１５Ｂを備えており、第１受発光ユニット１５Ａおよび第２受発光ユニット１５Ｂにおいて、第１光源部１２Ａおよび第２光源部１２Ｂは、複数の発光素子１２０と、受光部１３が位置する側とは反対側の基板面に発光素子１２０が実装されたフレキシブル配線基板１８１とを有している。また、フレキシブル配線基板１８１では、長さ方向に切り欠きからなる複数の透光部１８６が等角度間隔に形成されており、かかる透光部１８６で挟まれた位置に発光素子１２０が実装されている。また、透光部１８６で挟まれた領域は、発光素子１２０の実装に必要な寸法より大の領域になっており、かかる領域は、遮光部１８５として利用される。
【００６５】
このように構成した第１光源部１２Ａおよび第２光源部１２Ｂにおいて、本形態では、発光素子１２０として、第１期間の第１点灯動作時に図３（ａ）に示す第１光強度分布ＬＩＤ１を形成する複数の第１発光素子１２１と、第２期間の第２点灯動作時に図３（ｂ）に示す第２光強度分布ＬＩＤ２を形成する複数の第２発光素子１２２とが用いられている。このため、図１２に示すように、制御用ＩＣ７０のスイッチ部７６は、第１期間においては、第１駆動電流バランス調整回路７９１を介して第１発光素子１２１を駆動し、第２期間においては、第２駆動電流バランス調整回路７９２を介して第２発光素子１２２を駆動する。その他の構成は実施の形態１、２と同様であるため、説明を省略する。
【００６６】
［他の実施の形態］
上記実施の形態では、フレキシブル配線基板１８１を利用して遮光部１８５を設けたが、光源支持部材１５０等の一部を受光素子１３０と発光素子１２０との間に配置し、かかる光源支持部材１５０等の一部によって遮光部を形成してもよい。
【００６７】
上記実施の形態では、２つの光源部１２を用いたが、１つの光源部１２を用いて対象物体ＯｂのＸＹ面内における位置を検出してもよい。
【００６８】
上記実施の形態では、第１点灯動作時の受光部１３での受光強度と第２点灯動作時の受光部１３での受光強度とを直接、比較したが、検出対象空間１０Ｒを介さずに受光部１３に入射する参照光を出射する参照用光源を設けてもよい。かかる構成の場合、第１点灯動作時には、受光部１３での検出光Ｌ２の受光強度と受光部１３での参照光の受光強度とを比較し、第２点灯動作時にも、受光部１３での検出光Ｌ２の受光強度と受光部１３での参照光の受光強度とを比較する。従って、参照光の受光強度を基準に、第１点灯動作時の受光部１３での検出光Ｌ２の受光強度と第２点灯動作時の受光部１３での検出光Ｌ２の受光強度とを間接的に比較することができる。より具体的には、例えば、第１点灯動作時における受光部１３の検出光Ｌ２（反射光Ｌ３）の受光強度と受光部１３の参照光の受光強度との差を、第１点灯動作時における受光部１３の受光強度として処理し、第２点灯動作時における受光部１３の検出光Ｌ２（反射光Ｌ３）の受光強度と受光部１３の参照光の受光強度との差を、第２点灯動作時における受光部１３の受光強度として処理する。かかる構成によれば、外光等の影響を、参照光を受光した際の強度によって相殺することができるという利点がある。
【００６９】
［位置検出システムの構成例］
（位置検出システム１の具体例１）
図１３は、本発明を適用した位置検出システム１の具体例１（入力機能付き表示システム）の説明図である。なお、本形態の入力機能付き表示システムにおいて、位置検出システム１および光学式位置検出装置１０の構成は、図１〜図１２を参照して説明した構成と同様であるため、共通する部分については同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。
【００７０】
上記実施の形態に係る位置検出システム１において、図１３に示すように、視認面構成部材４０として表示装置１１０を用い、かかる表示装置１１０に、図１〜図１２を参照して説明した光学式位置検出装置１０を設ければ、電子黒板やデジタルサイネージ等といった入力機能付き表示システム１００として用いることができる。ここで、表示装置１１０は、直視型表示装置や、視認面構成部材４０をスクリーンとする背面型投射型表示装置である。
【００７１】
かかる入力機能付き表示システム１００において、光学式位置検出装置１０は、表示面１１０ａ（視認面４１）に沿って検出光Ｌ２を出射するとともに、対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ２（反射光Ｌ３）を検出する。このため、表示装置１１０で表示された画像の一部に対象物体Ｏｂを接近させれば、かかる対象物体Ｏｂの位置を検出することができるので、対象物体Ｏｂの位置を画像の切り換え指示等といった入力情報として利用することができる。
【００７２】
（位置検出システム１の具体例２）
図１４を参照して、視認面構成部材４０としてスクリーンを用い、位置機能付き投射型表示システムを構成した例を説明する。図１４は、本発明を適用した位置検出システム１の具体例２（入力機能付き表示システム／入力機能付き投射型表示システム）の説明図である。なお、本形態の位置機能付き投射型表示システムにおいて、位置検出システム１および光学式位置検出装置１０の構成は、図１〜図１２を参照して説明した構成と同様であるため、共通する部分については同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。
【００７３】
図１４に示す入力機能付き投射型表示システム２００（入力機能付き表示システム）では、液晶プロジェクターあるいはデジタル・マイクロミラー・デバイスと称せられる画像投射装置２５０（画像生成装置）からスクリーン８０（視認面構成部材４０）に画像が投射される。かかる入力機能付き投射型表示システム２００において、画像投射装置２５０は、筐体２４０に設けられた投射レンズ系２１０からスクリーン８０に向けて画像表示光Ｐｉを拡大投射する。ここで、画像投射装置２５０は、Ｙ軸方向に対してわずかに傾いた方向から画像表示光Ｐｉをスクリーン８０に向けて投射する。従って、スクリーン８０において画像が投射されるスクリーン面８０ａによって、情報が視認される視認面４１が構成されている。
【００７４】
かかる入力機能付き投射型表示システム２００において、光学式位置検出装置１０は、画像投射装置２５０に付加されて一体に構成されている。このため、光学式位置検出装置１０は、投射レンズ系２１０とは異なる箇所から、スクリーン面８０ａに沿って検出光Ｌ２を出射するとともに、対象物体Ｏｂで反射した反射光Ｌ３を検出する。このため、スクリーン８０に投射された画像の一部に対象物体Ｏｂを接近させれば、かかる対象物体Ｏｂの位置を検出することができるので、対象物体Ｏｂの位置を画像の切り換え指示等といった入力情報として利用することができる。
【００７５】
なお、光学式位置検出装置１０とスクリーン８０とを一体化させれば、入力機能付きスクリーン装置を構成することができる。
【００７６】
（位置検出システム１の他の具体例）
本発明において、視認面構成部材４０は、展示品を覆う透光部材である構成を採用することができ、この場合、視認面４１は、透光部材において展示品が配置される側とは反対側で展示品が視認される面である。かかる構成によれば、入力機能付きウインドウシステム等として構成することができる。
【００７７】
また、視認面構成部材４０は、移動する遊技用媒体を支持する基盤である構成を採用することができ、この場合、視認面４１は、基盤において基盤と遊技用媒体との相対位置が視認される側の面である。かかる構成によれば、パチンコ台やコインゲーム等のアミューズメント機器を入力機能付きアミューズメントシステム等として構成することができる。
【符号の説明】
【００７８】
１・・位置検出システム、１０・・光学式位置検出装置、１０Ｒ・・検出対象空間、１２・・光源部、１２Ａ・・第１光源部、１２Ｂ・・第２光源部、１３・・受光部、１３Ａ・・第１受光部、１３Ｂ・・第２受光部、１５Ａ・・第１受発光ユニット、１５Ｂ・・第２受発光ユニット、４０・・視認面構成部材、４１・・視認面、５０・・位置検出部、１１０・・表示装置、１２０・・発光素子、１３０・・受光素子、１８１・・フレキシブル配線基板、１８５・・遮光部、１８６・・透光部、１００・・入力機能付き表示システム、２００・・入力機能付き投射型表示システム、２５０・・画像投射装置、Ｏｂ・・対象物体
【図１】
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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１０】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図２】
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【図３】
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【図９】
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【図１１】
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