(57)【要約】      （修正有）【課題】少ない部品で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。【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２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１
2012173138.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、該導光部材の前記第１方向における一方端から当該導光
部材内に検出光を入射させる第１検出用光源、および前記導光部材の前記第１方向におけ
る他方端から当該導光部材内に検出光を入射させる第２検出用光源をもって、前記第１方
向に交差する第２方向に複数並列配置され、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査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方向に交差
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、
前記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が切り換わった際の前
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際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
た際の前記光検出部の受光結結果との比較結果に基づいて前記第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】
前記位置検出部は、前記第１検出用光源および前記第２検出用光源を同時点灯させた際
の前記光検出部の受光結果、あるいは前記第１検出用光源および前記第２検出用光源を順
次点灯させた際の前記光検出部の受光結果を合成した結果に基づいて、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請求項１に記載の光学式位置検出装
置。
【請求項３】
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、前記複数
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際の前記光検出部
の受光結果を比較した結果に基づいて補間処理を行なって前記第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、
前記位置検出部および前記光源駆動部は、前記光検出部での受光強度が等しくなるよう
に前記検出光の出射強度と前記参照光の出射強度とを差動させることを特徴とする請求項
１乃至３の何れか一項に記載の光学式位置検出装置。
【請求項５】
前記光検出部は、前記線状光源ユニットに対して前記第２方向にずれた位置に配置され
、
前記複数の線状光源ユニットのうち、前記光検出部からの離間距離が長い線状光源ユニ
ットでは、当該離間距離が短い線状光源ユニットに比して前記検出光の出射強度が大であ
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】
前記導光部材に対して前記検出光の出射側には、前記検出光の出射方向を前記導光部材
の光出射面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ことを特徴と
する請求項１乃至５の何れか一項に記載の光学式位置検出装置。
【請求項７】
前記検出光は赤外光であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の光学
式位置検出装置。
【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、券売機、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面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、情報の入力を行なう。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ている。
また、位置検出装置は、ロボットハンドでワークを把持する際、ワークとハンドとの相対
位置を把握するためにも用いられる。
【０００３】
かかる位置検出装置の検出方式としては、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】
【０００４】
【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】
【０００５】
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において、互いに直交する
２方向における対象物体の位置を検出しようとすると、検出すべき位置座標の分解能に対
応する数の光源や光検出部等が必要であるので、コストが高いという問題点がある。また
、特許文献１、２に記載の光学式位置検出装置では、互いに直交する３方向における対象
物体の位置を検出することができないという問題点もある。
【０００６】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、少ない部品で対象物体の位置を高い分解能で
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にある。
【０００７】
次に、本発明の課題は、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にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、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
検出装置であって、第１方向に延在する導光部材、該導光部材の前記第１方向における一
方端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、および前記導光部材の前
記第１方向における他方端から当該導光部材内に検出光を入射させる第２検出用光源をも
って、前記第１方向に交差する第２方向に複数並列配置され、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査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方向に交差する第３方向に出射する線状光源ユニットと、前記複数の線状光源ユニ
ットの前記第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、前記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が
切り換わった際の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際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際の前記光検出部の受光結結果との比較結果に基づいて前記第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、を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明において、「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。
【００１０】
本発明では、導光部材、第１検出用光源および第２検出用光源を備えた線状光源ユニッ
ト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が順次点灯した際、対象物体
と重なる位置の線状光源ユニットが点灯すると、光検出部の受光強度が大となる。従って
、位置検出部は、線状光源ユニットが配列されている方向（第２方向）における対象物体
の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。このように、本発明では、第１方向における対象物体の位置検
出に光強度分布を利用するため、多数の光学素子を配置する必要がない。それ故、少ない
部品点数で第１方向における対象物体の位置を高い分解能をもって検出することができる
。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。
【００１１】
本発明において、前記位置検出部は、前記第１検出用光源および前記第２検出用光源を
同時点灯させた際の前記光検出部の受光結果、あるいは前記第１検出用光源および前記第
２検出用光源を順次点灯させた際の前記光検出部の受光結果を合成した結果に基づいて、
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が好ましい。本発明において、
光検出部の受光結果を合成した結果とは、光検出部での受光強度自身の和、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部に供給する電流値を調整した場合の
電流値（制御量）の和の双方を含む意味である。本発明に係る光学式位置検出装置では、
第１検出用光源および第２検出用光源が同時点灯すると、導光部材からは第３方向で強度
が低下していく光強度分布が形成され、かかる光強度分布において、検出光の強度と導光
部材からの距離とは所定の相関性を有している。従って、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ので、光検出部での受光結果
を用いれば、導光部材から検出光が出射される方向（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、対象物体の三次元座標を検出することができる。また、第３方向
における対象物体の位置検出については、光強度分布を利用するため、多数の光学素子を
配置する必要がない。それ故、少ない部品点数で第３方向における対象物体の位置を高い
分解能をもって検出することができる。また、第１検出用光源および第２検出用光源を同
時点灯させた際の光検出部の受光結果に代えて、第１検出用光源および第２検出用光源を
順次点灯させた際も、光検出部の受光結果を合成すれば、第１検出用光源および第２検出
用光源を同時点灯させた際の光検出部の受光結果と同等な結果が得られる。それ故、少な
い部品点数で第３方向における対象物体の位置を高い分解能をもって検出することができ
る。
【００１２】
本発明において、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、前記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
際の前記光検出部の受光結果を比較した結果に基づいて補間処理を行なって前記第２方向
における前記対象物体の位置を検出することが好ましい。かかる構成によれば、第２方向
における対象物体の位置についても高い分解能をもって検出することができる。
【００１３】
本発明において、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、前記位置検出部および前記光源駆動部は、前記光検出部での受
光強度が等しくなるように前記検出光の出射強度と前記参照光の出射強度とを差動させる
ことが好ましい。このように構成すると、環境光の影響等を受けずに対象物体の位置を検
出することができる。尚、完全に受光強度が等しくなくても、受光強度の差を十分に小さ
くすることで効果は得られる。
【００１４】
本発明において、前記光検出部は、前記線状光源ユニットに対して前記第２方向にずれ
た位置に配置され、前記複数の線状光源ユニットのうち、前記光検出部からの離間距離が
長い線状光源ユニットでは、当該離間距離が短い線状光源ユニットに比して前記検出光の
出射強度が大であることが好ましい。対象物体で反射した検出光が光検出部に到達するま
での距離が長いと、光検出部での受光強度が低くなるが、光検出部からの離間距離が長い
線状光源ユニットでは検出光の出射強度を高めておけば、光検出部からの距離に起因する
誤差を解消することができる。
【００１５】
本発明において、前記導光部材に対して前記検出光の出射側には、前記検出光の出射方
向を前記導光部材の光出射面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
いることが好ましい。このように構成すると、導光部材に対して前記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る。
【００１６】
本発明において、前記検出光は赤外光であることが好ましい。かかる構成によれば、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。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明を適用した光学式位置検出装置の説明図である。
【図２】本発明を適用した光学式位置検出装置の電気的構成を示す説明図である。
【図３】本発明を適用した光学式位置検出装置におけるＹ座標検出動作を示す説明図である。
【図４】本発明を適用した光学式位置検出装置におけるＸ座標検出動作を示す説明図である。
【図５】本発明を適用した光学式位置検出装置において、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る。
【図６】本発明を適用した光学式位置検出装置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る。
【図７】本発明を適用した光学式位置検出装置におけるＺ座標検出動作を示す説明図である。
【図８】本発明を適用した光学式位置検出装置において線状光源ユニットに用いた出射方向制御部材の説明図である。
【図９】本発明を適用した光学式位置検出装置を備えた位置検出機能付き直視型表示装置（位置検出機能付き機器）の分解斜視図である。
【図１０】本発明を適用した光学式位置検出装置を備えた位置検出機能付きスクリーン装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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１方向に相当し、Ｙ軸方向が第２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Ｘ
２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。
【００１９】
［光学式位置検出装置の構成］
（全体構成）
図１は、本発明を適用した光学式位置検出装置の説明図であり、図１（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）は、本発明を適用した光学式位置検出装置の要部の構成を示す説明図、光学式位置
検出装置で形成されるＸ軸方向における光強度分布の説明図、および光学式位置検出装置
で形成されるＺ軸方向における光強度分布の説明図である。
【００２０】
図１（ａ）において、本形態の光学式位置検出装置１０は、Ｚ軸方向の一方側Ｚ１から
他方側Ｚ２に向けて検出光Ｌ２を出射する光源装置１１と、検出光Ｌ２のうち、対象物体
Ｏｂで反射した光Ｌ３の一部を受光する光検出部３０とを有している。
【００２１】
光源装置１１は、Ｘ軸方向（第１方向）に延在する導光部材４０、導光部材４０のＸ軸
方向における一方側Ｘ１の端部から導光部材４０内に検出光を入射させる第１検出用光源
１２１、および導光部材４０のＸ軸方向における他方側Ｘ２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を備えた複数の線状光源ユニット１３を有
している。線状光源ユニット１３については、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１（ａ）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１
３Ａ〜１３Ｈ）はＹ軸方向の一方側Ｙ１から他方側Ｙ２に向けて並列配置されており、線
状光源ユニット１３に用いた導光部材４０（導光部材４０Ａ〜４０Ｈ）は互いに平行であ
る。
【００２２】
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、Ｙ軸方向の両端面には遮光層６９が設けられており、Ｙ軸方向で隣り合う導光部材４
０の間には遮光層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、反射性金属層等を用いることができ、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ること
もある。
【００２３】
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１２Ａ1〜１
２Ｈ1）は、導光部材４０のＸ軸方向における一方側Ｘ１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（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Ｘ軸方向の他方側Ｘ２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１２Ａ2〜１２Ｈ2）は、
導光部材４０のＸ軸方向における他方側Ｘ２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（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Ｘ軸方向の一方側Ｘ１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。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、対象物体Ｏ
ｂ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。
【００２４】
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。
【００２５】
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
の一方側Ｙ１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、光検出部３０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。
【００２６】
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
されており、対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ２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。そこで、本形態では、第１検出用光源１
２１および第２検出用光源１２２のいずれにおいても、発光強度が以下の関係
線状光源ユニット
１３Ａ＜１３Ｂ＜１３Ｃ＜１３Ｄ＜１３Ｅ＜１３Ｆ＜１３Ｇ＜１３Ｈ
を満たすように設定されており、光検出部３０からの離間距離が長い線状光源ユニット１
３では、光検出部３０からの離間距離が短い線状光源ユニット１３に比して検出光Ｌ２の
出射強度が大である。
【００２７】
本形態の光学式位置検出装置１０において、光源装置１１は、光検出部３０の側方位置
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３
０に入射するようになっている。
【００２８】
（光強度分布の説明）
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４
０１、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。このため、
端面４０１から入射した検出光Ｌ２ａの出射強度は、図１（ｂ）に実線で示すように、Ｘ
軸方向の一方側Ｘ１（端面４０１の側）から他方側Ｘ２（端面４０２の側）に向けて単調
減少し、検出空間１０Ｒには、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に単調減少する光強
度分布ＬＧａ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１（ｂ）に点線で示すように、Ｘ軸方向の他方側Ｘ２（端面４０２の側）から
一方側Ｘ１（端面４０１の側）に向けて単調減少し、検出空間１０Ｒには、Ｘ軸方向の他
方側Ｘ２から一方側Ｘ１に単調減少する光強度分布ＬＧｂが形成される。本形態では、図
１（ｂ）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ＬＧａ、ＬＧｂは、後述するように、対象物体ＯｂのＸ座標を検出するのに利
用される。
【００２９】
また、端面４０１から入射した検出光Ｌ２ａは、図１（ｂ）に実線で示す光強度分布Ｌ
Ｇａを形成し、端面４０２から入射した検出光Ｌ２ｂは、図１（ｂ）に点線で示す光強度
分布ＬＧｂを形成することから、検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂが形成する光強度分布を合成する
と、図１（ｃ）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、図１（ｃ）に示すように、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１（ｃ）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ＬＧａｂが形成され、かかる光強度分布Ｌ
Ｇａｂにおいて、Ｘ軸方向では強度が一定である。かかる光強度分布ＬＧａｂ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。
【００３０】
（位置検出部等の構成）
図２は、本発明を適用した光学式位置検出装置の電気的構成を示す説明図である。図２
に示すように、本形態の光学式位置検出装置１０において、光源装置１１は光源駆動部１
４を備えており、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１２
Ｒ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１２
１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。
【００３１】
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Ｘ座標（第
１方向における位置）を検出するＸ座標検出部５１と、対象物体ＯｂのＹ座標（第２方向
における位置）を検出するＹ座標検出部５２、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。
【００３２】
(Ｙ座標検出動作）
図３は、本発明を適用した光学式位置検出装置１０におけるＹ座標検出動作を示す説明
図である。なお、図３では、点灯している光源についてはグレーで表してある。
【００３３】
本形態の光学式位置検出装置１０において、対象物体ＯｂのＹ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対象物体ＯｂのＹ座標を検出する。より具体的には、ま
ず、図３（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１２Ａ1を点灯させる一方、他の検出用光源を消灯させる。次に、図３
（ａ２）に示すように、線状光源ユニット１３Ａの第２検出用光源１２Ａ2を点灯させる
一方、他の検出用光源を消灯させる。
【００３４】
次に、図３（ｂ１）に示すように、線状光源ユニット１３Ｂの第１検出用光源１２Ｂ1
を点灯させる一方、他の検出用光源を消灯させる。次に、図３（ｂ２）に示すように、線
状光源ユニット１３Ｂの第２検出用光源１２Ｂ2を点灯させる一方、他の検出用光源を消
灯させる。
【００３５】
次に、図３（ｃ１）に示すように、線状光源ユニット１３Ｃの第１検出用光源１２Ｃ1
を点灯させる一方、他の検出用光源を消灯させる。次に、図３（ｃ２）に示すように、線
状光源ユニット１３Ｃの第２検出用光源１２Ｃ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。
【００３６】
かかる動作中、図２を参照して説明したＹ座標検出部５２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
強度が大となる。図３には、対象物体Ｏｂが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ある状態を例示してあるため、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〜１３
Ｈが点灯した際の光検出部３０での受光強度より大である。従って、Ｙ座標検出部５２は
、光検出部３０での受光強度を用いれば、対象物体ＯｂのＹ座標は、線状光源ユニット１
３Ｂ、１３Ｃが位置する箇所に相当することがわかる。
【００３７】
また、Ｙ座標検出部５２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、Ｙ軸方向における対象物体Ｏｂ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Ｙ軸方向における中心位置と
、線状光源ユニット１３ＣのＹ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ＯｂのＹ座標として検出すれば、Ｙ軸方向における対象物体Ｏｂ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のときには、線状
光源ユニット１３ＢのＹ軸方向における中心位置と、線状光源ユニット１３ＣのＹ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ＯｂのＹ
座標として検出することができる。
【００３８】
なお、図３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。
【００３９】
(Ｘ座標検出動作）
図４は、本発明を適用した光学式位置検出装置１０におけるＸ座標検出動作を示す説明
図である。なお、図４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５は、
本発明を適用した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５（ａ）、（ｂ）は、対象物体Ｏｂ
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。
【００４０】
本形態の光学式位置検出装置１０において、対象物体ＯｂのＸ座標を検出するには、図
１（ｂ）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。
【００４１】
より具体的には、まず、Ｙ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４（ａ１）に示すように、第１検出用光源１２Ｂ1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５（ｂ）に実線で
示すように、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１から他方側Ｘ２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４（ａ２）に示すように、線状光源ユニット１３Ｂの
第２検出用光源１２Ｂ2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、図５（ｂ）に点線で示すように、Ｘ軸方向の他方側Ｘ２から一方側Ｘ１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Ｌ２Ｇ
ａ、Ｌ２Ｇｂについては互いに逆向きで、かつ、同一の強度とする。このような期間中、
検出空間１０Ｒに対象物体Ｏｂが配置されると、対象物体Ｏｂにより検出光Ｌ２ａ、Ｌ２
ｂ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Ｏ
ｂでの反射強度は、対象物体Ｏｂが位置する個所での検出光Ｌ２の強度に比例し、光検出
部３０での受光強度は対象物体Ｏｂ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Ｏｂの位置に対応する値となる。
【００４２】
次に、光検出部３０での受光強度が等しくなるように第１検出用光源１２Ｂ1および第
２検出用光源１２Ｂ2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。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１２Ｂ1に対する駆動電流の調整量ΔＬＸａと第２検出用光源１２Ｂ2に対す
る駆動電流の調整量ΔＬＸｂとの比や差を利用すれば、Ｘ軸方向において対象物体Ｏｂが
第１検出用光源１２Ｂ1と第２検出用光源１２Ｂ2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１２Ｂ1、および第２検出用光源１２Ｂ2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。
【００４３】
なお、対象物体ＯｂのＸ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１２Ｂ1と第２検出用光源１２Ｂ2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１２Ｃ1と第２検出用光源１２Ｃ2とを差動させ、線状光源ユニット１
３Ｂ、１３Ｃにおける２つの結果の平均等を用いてもよい。
【００４４】
(別のＸ座標検出動作）
図６は、本発明を適用した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６（ａ）、（ｂ
）は、対象物体Ｏｂ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。
【００４５】
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。
【００４６】
図６（ａ）に示すように、検出空間１０Ｒに対象物体Ｏｂが存在する状態においては、
第１検出用光源１２Ｂ1から対象物体ＯｂまでのＸ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Ｏｂ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。
【００４７】
次に、図６（ｂ）に示すように、第１検出用光源１２Ｂ1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Ｌ
ｒと第２検出用光源１２Ｂ2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１２Ｂ1と差動させたときと、第２検出用光源１２Ｂ2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１２Ｂ1に対する駆動電流と、第２検出用光源１２
Ｂ2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１２Ｂ1に対する駆動電流の調整量と、第２検出用光源１２Ｂ2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ＯｂのＸ座標を検出することができる。
【００４８】
なお、対象物体ＯｂのＸ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１２Ｂ1および第２検出用光源１２Ｂ2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１２Ｃ1および第２検出用光源１２Ｃ2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。
【００４９】
（Ｚ座標検出動作）
図７は、本発明を適用した光学式位置検出装置１０におけるＺ座標検出動作を示す説明
図である。
【００５０】
本形態の光学式位置検出装置１０においては、図１（ｃ）を参照して説明した光強度分
布Ｌ２Ｇａｂを利用して対象物体ＯｂのＺ座標を検出する。その際、検出光Ｌ２ａ、Ｌ２
ｂと参照光Ｌｒとの差動とを利用する。
【００５１】
より具体的には、Ｙ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７に示すように、第１検出用光源１２Ｂ1および第２検出用光源１２
Ｂ2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１（ｃ）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Ｏｂが
存在する状態においては、図６（ａ）を参照して説明したように、導光部材４０Ｂから対
象物体Ｏｂ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Ｏｂ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Ｌ２
ａ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。
【００５２】
次に、第１検出用光源１２Ｂ1および第２検出用光源１２Ｂ2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１２Ｂ1およ
び第２検出用光源１２Ｂ2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Ｏｂ
のＺ座標を検出することができる。
【００５３】
なお、対象物体Ｏｂ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１２Ｂ1および第２検出用光源１２Ｂ2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１２Ｃ1および第２検出用光源１２Ｃ2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。
【００５４】
また、第１検出用光源１２Ｂ1および第２検出用光源１２Ｂ2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１２Ｂ1および第２検出用光源１２Ｂ2を参
照用光源１２Ｒと差動させながら順次点灯させることも出来る。この場合も、第１検出用
光源１２Ｂ1が点灯した際に得られた結果と、第２検出用光源１２Ｂ2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１２Ｂ1および第２検出用光源１２Ｂ2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。
【００５５】
（複数の対象物体Ｏｂ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、Ｙ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、独立して位置検出光を出射する
。このため、Ｙ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、Ｙ座標検出
の際に複数の対象物体Ｏｂが存在することを検出することができる。それ故、複数の対象
物体Ｏｂに対応する線状光源ユニット１３において上記のＸ座標検出およびＹ座標検出を
行なえば、複数の対象物体Ｏｂの各々について、Ｘ座標、Ｙ座標およびＺ座標を検出する
ことができる。
【００５６】
（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、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の受光強度が大となる。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Ｙ軸方向（第２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。
【００５７】
また、複数の線状光源ユニット１３において第１検出用光源１２１が点灯すると、検出
光Ｌ２の出射空間（検出空間１０Ｒ）には、第１検出用光源１２１が位置する側から第２
検出用光源１２２が位置する側に向けて強度が低下していく検出光Ｌ２ａの光強度分布Ｌ
２Ｇａが形成される。また、複数の線状光源ユニット１３において第２検出用光源１２２
が点灯すると、検出光Ｌ２の出射空間（検出空間１０Ｒ）には、第２検出用光源１２２が
位置する側から第１検出用光源１２１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Ｌ２Ｇｂが形成される。かかる光強度分布Ｌ２Ｇａ、Ｌ２Ｇｂにおいて、検出
光Ｌ２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３０での
受光強度は、対象物体Ｏｂが位置する箇所での検出光Ｌ２の強度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Ｘ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、
Ｘ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Ｘ座標を高い分解能をもって検出することができる。
【００５８】
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
た際の光検出部３０の受光結果に基づいて、Ｚ軸方向における対象物体Ｏｂの位置を検出
する。より具体的には、第１検出用光源１２１および第２検出用光源１２２が同時点灯す
ると、導光部材４０からはＺ軸方向で強度が低下していく光強度分布Ｌ２Ｇａｂが形成さ
れ、かかる光強度分布Ｌ２Ｇａｂにおいて、検出光Ｌ２の強度と導光部材４０からの距離
とは所定の相関性を有しており、光検出部３０での受光強度は、対象物体Ｏｂが位置する
箇所での検出光Ｌ２の強度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（第３方向）における対象物体
Ｏｂの位置を検出することができ、対象物体Ｏｂの三次元座標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。
【００５９】
また、複数の線状光源ユニット１３がＹ軸方向に配列されているので、Ｙ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の各々の位置を検出
することができる。
【００６０】
さらに、本形態において、位置検出部５０は、Ｙ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Ｙ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Ｙ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。
【００６１】
さらにまた、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。
【００６２】
また、第１検出用光源１２１および第２検出用光源１２２のいずれにおいても、光検出
部３０からの離間距離が長い線状光源ユニット１３では、光検出部３０からの離間距離が
短い線状光源ユニット１３に比して検出光Ｌ２の出射強度を大にしてある。このため、光
検出部３０からの距離に起因するＹ座標の検出誤差を解消することができる。
【００６３】
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。
【００６４】
［検出光Ｌ２の出射方向制御］
図８は、本発明を適用した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。
【００６５】
本発明を適用した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８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。かかる出射方向制御部材として、図８（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８（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８（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。
【００６６】
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Ｌ
２の出射方向をＸ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Ｙ
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、Ｙ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、Ｘ軸方向における検出
光Ｌ２の出射角度を制限する。
【００６７】
［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３、図４、図７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３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を順序点灯させる際に、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。
【００６８】
［位置検出機能付き機器の具体例１］
図９は、本発明を適用した光学式位置検出装置１０を備えた位置検出機能付き直視型表
示装置（位置検出機能付き機器）の分解斜視図である。なお、本形態の位置検出機能付き
直視型表示装置において、光学式位置検出装置１０の構成は、図１〜図８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。
【００６９】
図９に示す位置検出機能付き直視型表示装置１００（位置検出機能付き機器）は、図１
〜図８を参照して説明した光学式位置検出装置１０と、画像生成装置としての液晶装置２
０（直視型表示装置／視認面構成部材）を備えており、液晶装置２０の一方の面によって
情報が視認される視認面が構成されている。かかる位置検出機能付き直視型表示装置１０
０において、液晶装置２０は画像表示領域２０Ｒを備えており、かかる画像表示領域２０
Ｒは、Ｚ軸方向からみたとき検出空間１０Ｒと重なっている。
【００７０】
液晶装置２０は液晶パネル２９を備えている。液晶パネル２９は、透過型の液晶パネル
であり、２枚の透光性基板２１、２２をシール材で貼り合わせ、基板間に液晶層を充填し
た構造を有している。液晶パネル２９は、アクティブマトリクス型液晶パネルであり、２
枚の透光性基板２１、２２の一方側には透光性の画素電極、データ線、走査線、画素スイ
ッチング素子（図示せず）が形成され、他方側には透光性の共通電極（図示せず）が形成
されている。なお、画素電極および共通電極が同一の基板に形成されることもある。かか
る液晶パネル２９では、各画素に対して走査線を介して走査信号が出力され、データ線を
介して画像信号が出力されると、複数の画素の各々で液晶層の配向が制御される結果、画
像表示領域２０Ｒに画像が形成される。液晶パネル２９において、一方の透光性基板２１
には、他方の透光性基板２２の外形より周囲に張り出した基板張出部２１ｔが設けられて
いる。この基板張出部２１ｔの表面上には駆動回路等を構成する電子部品２５が実装され
ている。また、基板張出部２１ｔには、フレキシブル配線基板（ＦＰＣ）等の配線部材２
６が接続されている。なお、基板張出部２１ｔ上には配線部材２６のみが実装されていて
もよい。液晶パネル２９において、表示光の出射側とは反対側には第１偏光板１８８が重
ねて配置され、表示光の出射側には第２偏光板１８９が重ねて配置されている。
【００７１】
液晶装置２０は、液晶パネル２９を照明するための照明装置７０を備えている。本形態
において、照明装置７０は、照明用光源７１と、この照明用光源７１から放出される照明
光を伝播させながら出射する照明用導光板７３とを備えており、照明用導光板７３は、矩
形の平面形状を備えている。照明用光源７１は、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）等の発
光素子で構成され、駆動回路（図示せず）から出力される駆動信号に応じて、例えば白色
の照明光Ｌ４を放出する。本形態において、照明用光源７１は、照明用導光板７３の辺部
分７３ａに沿って複数、配列されている。
【００７２】
かかる照明装置７０において、照明用光源７１から出射された照明光は、照明用導光板
７３の辺部分７３ａから照明用導光板７３の内部に入射した後、照明用導光板７３の内部
を反対側の外縁部７３ｂに向けて伝播し、一方の表面である光出射部７３ｓから出射され
る。ここで、照明用導光板７３は、辺部分７３ａ側から反対側の外縁部７３ｂに向けて内
部伝播光に対する光出射部７３ｓからの出射光の光量比率が単調に増加する導光構造を有
している。かかる導光構造は、例えば、照明用導光板７３の光出射部７３ｓ、または背面
７３ｔに形成された光偏向用あるいは光散乱用の微細な凹凸形状の屈折面の面積、印刷さ
れた散乱層の形成密度等を上記内部伝播方向に向けて徐々に高めることで実現される。こ
のような導光構造を設けることで、辺部分７３ａから入射した照明光Ｌ４は光出射部７３
ｓからほぼ均一に出射される。
【００７３】
液晶装置２０において、照明装置７０と液晶パネル２９との間には光学シート１６０が
配置されている。本形態においては、光学シート１６０として、第１プリズムシート１６
１と、第２プリズムシート１６２、および光散乱板１６３が順に積層されている。なお、
光学シート１６０には矩形枠状の遮光シート１６７が配置されており、かかる遮光シート
１６７は検出光Ｌ２が漏れるのを防止する。
【００７４】
このように構成した位置検出機能付き直視型表示装置１００において、光学式位置検出
装置１０では、照明装置７０に対して表示光の出射側とは反対側に、複数の線状光源ユニ
ット１３（光源装置１１）が配置され、液晶装置２０に対して表示光の出射側に光検出部
３０および参照用光源１２Ｒが配置されている。
【００７５】
従って、位置検出機能付き直視型表示装置１００では、対象物体Ｏｂの位置を検出する
ことができるので、液晶装置２０で表示された画像を指先等の対象物体Ｏｂで指示すると
、所定の情報入力を行なうことができる。尚、図９で示した実施例では、バックライトを
用いる透過型の液晶パネルを例に説明したが、本願発明の位置検出装置は液晶パネルに限
定するものではなく、第１検出用光源１２１、第２検出用光源１２２の光を透過するパネ
ルであれば、液晶パネルのような表示装置である必要もなく、単なる透明パネル、もしく
は半透明パネルを用いる照明装置であっても良い。
【００７６】
［位置検出機能付き機器の具体例２］
図１０は、本発明を適用した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
ーン装置の説明図であり、図１０（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説明図、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８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。
【００７７】
図１０（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８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。
【００７８】
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（光源装置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８
ａ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３
０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。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ビーズスクリーンを用いることができる。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。
【００７９】
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。
【００８０】
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】
【００８１】
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、１３・・線状光源ユニット、１
２Ｒ・・参照用光源、３０・・光検出部、４０・・導光部材、５０・・位置検出部、１０
０・・位置検出機能付き直視型表示装置（位置検出機能付き機器）、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５】
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【図６】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図３】
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【図４】
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【図７】
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