(57)【要約】【課題】検出対象空間の広さ等に応じて光源部の数が変化しても、同一仕様の制御用ＩＣで対応することのでき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位置検出機能付き機器を提供すること。【解決手段】光学式位置検出装置１０において、検出光を出射する複数の光源部１２、および複数の光源部１２を制御する制御用ＩＣ７０を備えた光源モジュール１１が用いられている。従って、光源部１２の数を増やす際、制御用ＩＣ７０の仕様を変えずに、光源モジュール１１の数を増やせばよい。また、第１光源モジュール１１Ａに設けられた制御用ＩＣ７０は、他の第２光源モジュール１１Ｂ、第３光源モジュール１１Ｃ、第４光源モジュール１１Ｄに設けられた制御用ＩＣ７０に対する上位の制御用ＩＣとしてこれらの制御用ＩＣ７０を制御する。【選択図】図１
2012108017.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、
検出光を出射する複数の光源部、および該複数の光源部を制御する制御用ＩＣを備えた複数の光源モジュールと、
前記検出光の出射空間に位置する前記対象物体で反射した前記検出光を受光する受光部と、
前記複数の光源モジュールにおいて前記複数の光源部が順次点灯した際の前記受光部での受光結果に基づいて前記出射空間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、
前記複数の光源モジュールの各々に設けられた複数の前記制御用ＩＣのうち、１つの制御用ＩＣは、他の制御用ＩＣに対する上位の制御用ＩＣとして当該他の制御用ＩＣを制御することを特徴とする光学式位置検出装置。
【請求項２】
前記複数の光源モジュールを３以上有し、
前記上位の制御用ＩＣは、前記他の制御用ＩＣを直列に制御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】
前記複数の光源モジュールを３以上有し、
前記上位の制御用ＩＣは、前記他の制御用ＩＣを並列に制御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４】
前記受光部は、前記複数の光源モジュールの各々に設けられてい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】
前記受光部は、前記複数の光源モジュールのうち、前記上位の制御用ＩＣに設けられてい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６】
前記複数の光源モジュールにおいて、前記制御用ＩＣは、前記複数の光源部が順次点灯した際の前記受光部での受光強度が等しくなるように当該複数の光源部での発光強度を制御す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】
前記出射空間を介さずに前記受光部に入射する参照光を出射する参照用光源を備え、
前記複数の光源モジュールにおいて、前記制御用ＩＣは、前記複数の光源部が順次点灯した際の前記受光部での受光強度と、前記参照用光源が点灯した際の前記受光部での受光強度とが等しくなるように当該複数の光源部での発光強度を制御す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８】
請求項１乃至７の何れか一項に記載の光学式位置検出装置と、視認面を備えた視認面構成部材と、を有していることを特徴とする位置検出機能付き機器。
【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、および該光学式位置検出装置を備えた位置検出機能付き機器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、複数の光源部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。このような構成の光学式位置検出装置では、例えば、制御用ＩＣが受光部での検出結果に基づいて複数の光源部同士を差動させ、その差動結果に基づいて対象物体の位置を検出する（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００３−５３４５５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１等に記載の光学式位置検出装置では、検出可能な範囲が限られているため、検出対象空間が広い場合、検出対象空間を分割するとともに、分割された検出対象空間毎に光源部を配置することになる。従って、光源部の数に応じて、制御用ＩＣも新たな仕様に変更しなければならないという問題点がある。その結果、検出対象空間の広さが異なる光学式位置検出装置を構成するには多数種類の制御用ＩＣが必要となるため、光学式位置検出装置の低コスト化を図ることができない等の問題点がある。
【０００５】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、検出対象空間の広さ等に応じて光源部の数が変化しても、同一仕様の制御用ＩＣで対応することのでき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位置検出機能付き機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、検出光を出射する複数の光源部、および該複数の光源部を制御する制御用ＩＣを備えた複数の光源モジュールと、前記検出光の出射空間に位置する前記対象物体で反射した前記検出光を受光する受光部と、前記複数の光源モジュールにおいて前記複数の光源部が順次点灯した際の前記受光部での受光結果に基づいて前記出射空間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、前記複数の光源モジュールの各々に設けられた複数の前記制御用ＩＣのうち、１つの制御用ＩＣは、他の制御用ＩＣに対する上位の制御用ＩＣとして当該他の制御用ＩＣを制御することを特徴とする。
【０００７】
本発明では、検出光を出射する複数の光源部、および複数の光源部を制御する制御用ＩＣを備えた光源モジュールが用いられ、かかる光源モジュールにおいて、複数の光源部を順次点灯させると、受光部は、対象物体で反射した検出光を受光する。従って、受光部での検出結果を直接用いれば、あるいは受光部での受光結果に基づいて光源部同士を差動させたときの駆動電流値等を用いれば、対象物体の位置を検出することができる。ここで、光源モジュールは複数設けられているため、検出光の出射空間が広く、広い範囲にわたって対象物体の位置を検出することができる。また、制御用ＩＣは、複数の光源部とともに光源モジュール毎に設けられているため、光学式位置検出装置全体での光源部の数を増やす際、制御用ＩＣの仕様を変えずに光源モジュールの数を増やせばよい。従って、制御用ＩＣについては、光学式位置検出装置全体での光源部の数が増えても仕様変更の必要がなく、同一仕様の制御用ＩＣで済むという利点がある。さらに、複数の制御用ＩＣのうち、１つの制御用ＩＣは、他の制御用ＩＣに対する上位の制御用ＩＣとして他の制御用ＩＣを制御するため、複数の光源モジュール間において互いに同期したタイミングで動作させることが容易である。それ故、位置検出部は、複数の光源モジュールが動作した際に得られた結果に基づいて、各時点での対象物体の位置を正確に検出することができる。
【０００８】
本発明において、前記複数の光源モジュールを３以上有し、前記上位の制御用ＩＣは、前記他の制御用ＩＣを直列に制御する構成を採用することができる。
【０００９】
本発明において、前記複数の光源モジュールを３以上有し、前記上位の制御用ＩＣは、前記他の制御用ＩＣを並列に制御する構成を採用してもよい。
【００１０】
本発明において、前記受光部は、前記複数の光源モジュールの各々に設けられている構成を採用することができる。かかる構成によれば、異なる光源モジュールの検出対象空間の各々に対象物体が存在する場合、これらの対象物体毎の位置を検出することができる。
【００１１】
本発明において、前記受光部は、前記複数の光源モジュールのうち、前記上位の制御用ＩＣに設けられている構成を採用してもよい。かかる構成では、複数の光源モジュールにおいて受光部が共通の受光部として機能する。また、複数の光源モジュールは順次動作するため、異なる光源モジュールの検出対象空間の各々に対象物体が存在する場合、これらの対象物体毎の位置を検出することができる。
【００１２】
本発明において、前記複数の光源モジュールにおいて、前記制御用ＩＣは、前記複数の光源部が順次点灯した際の前記受光部での受光強度が等しくなるように当該複数の光源部での発光強度を制御することが好ましい。このような差動を用いれば、環境光等の影響を自動的に補正することができる。
【００１３】
本発明において、前記出射空間を介さずに前記受光部に入射する参照光を出射する参照用光源を備え、前記複数の光源モジュールにおいて、前記制御用ＩＣは、前記複数の光源部が順次点灯した際の前記受光部での受光強度と、前記参照用光源が点灯した際の前記受光部での受光強度とが等しくなるように当該複数の光源部での発光強度を制御する構成を採用してもよい。このような差動を用いれば、環境光等の影響を自動的に補正することができる。
【００１４】
本発明を適用した光学式位置検出装置は、例えば、視認面を備えた視認面構成部材とともに各種の位置検出機能付き機器に用いられる。前記視認面構成部材としては、画像を表示する直視型画像生成装置を用いることができ、この場合、前記視認面は、前記直視型画像生成装置において前記画像が表示される画像表示面である。かかる構成によれば、位置検出機能付き機器を位置検出機能付き直視型表示装置として構成することができる。また、前記視認面構成部材としては、情報が視認されるスクリーンを用いることができ、この場合、前記視認面は、前記スクリーンにおいて前記情報が視認されるスクリーン面である。かかる構成によれば、位置検出機能付き機器を位置検出機能付きスクリーン装置として構成することができる。さらに、前記視認面構成部材としては、展示品を覆う透光部材を用いることができ、この場合、前記視認面は、前記視認面構成部材において前記展示品が配置される側とは反対側で当該展示品が視認される面である。かかる構成によれば、位置検出機能付き機器を位置検出機能付きショーウインドウ等として構成することができる。さらにまた、前記視認面構成部材としては、移動する遊技用媒体を支持する基盤を備えている構成を採用でき、この場合、前記視認面は、前記基盤において前記遊技用媒体が視認される側の面である。かかる構成によれば、位置検出機能付き機器をパチンコ台やコインゲーム等のアミューズメント機器として構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き機器の全体構成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において、光源モジュール１つ分の構成を模式的に示す説明図である。
【図３】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、光源モジュール１つ分を側方からみたときの説明図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置に用いた制御用ＩＣの構成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いて各光源モジュールで複数の光源部を順次点灯させる様子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ける４つの制御用ＩＣ間のマスター／スレーブ関係を示す説明図である。
【図７】本発明の実施の形態１の変形例１に係る光学式位置検出装置において参照用光源を用いた場合の構成例を示す説明図である。
【図８】図７に示す光学式位置検出装置において、検出光と参照用光源から出射される参照光との差動を利用して対象物体の位置を検出する原理を示す説明図である。
【図９】本発明の実施の形態１の変形例２に係る光学式位置検出装置における４つの制御用ＩＣ間のマスター／スレーブ関係を示す説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に係る位置検出機能付き機器の全体構成を模式的に示す説明図である。
【図１１】本発明の実施の形態２に係る光学式位置検出装置における４つの制御用ＩＣ間のマスター／スレーブ関係を示す説明図である。
【図１２】本発明の実施の形態２に係る光学式位置検出装置において各光源モジュールで複数の光源部を順次点灯させる様子を示す説明図である。
【図１３】本発明の実施の形態２の変形例１に係る光学式位置検出装置における４つの制御用ＩＣ間のマスター／スレーブ関係を示す説明図である。
【図１４】本発明を適用した位置検出機能付きスクリーン装置（位置検出機能付き機器）の説明図である。
【図１５】本発明を適用した位置検出機能付き投射型表示装置（位置検出機能付き機器）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、互いに交差する軸をＸ軸およびＹ軸とし、Ｘ軸およびＹ軸と交差する軸をＺ軸とし、検出光の出射方向をＺ軸方向として説明する。また、以下に参照する図面では、Ｘ軸方向の一方側をＸ１側とし、他方側をＸ２側とし、Ｙ軸方向の一方側をＹ１側とし、他方側をＹ２側として示してある。
【００１７】
［実施の形態１］
（全体構成）
図１は、本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き機器の全体構成を模式的に示す説明図である。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において、光源モジュール１つ分の構成を模式的に示す説明図であり、図２（ａ）、（ｂ）は、光源モジュールの立体的な構成を示す説明図、および、光源モジュールの平面的な構成を示す説明図である。図３は、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、光源モジュール１つ分を側方からみたときの説明図である。
【００１８】
図１、図２および図３において、本形態の位置検出機能付き機器１は、一方面側に視認面４１を備えた透光性の視認面構成部材４０と、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の位置を検出する光学式位置検出装置１０とを有しており、後述する位置検出装置付き表示装置等として利用される。位置検出機能付き機器１において、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）の空間全体が光学式位置検出装置１０の検出対象空間１０Ｒである。
【００１９】
かかる光学式位置検出装置１０は、以下に説明する光源モジュール１１と、受光部３０と、受光部３０での検出結果に基づいて対象物体Ｏｂの位置を検出する位置検出部５０とを有している。本形態において、位置検出部５０は、光源モジュール１１が備える制御用ＩＣ７０に対する上位の制御部６０に構成されており、かかる上位の制御部６０は、パーソナルコンピューター等からなる。
【００２０】
本形態において、検出対象空間１０Ｒは極めて広い。そこで、本形態の光学式位置検出装置１０では、検出対象空間１０Ｒを複数に分割し、かかる複数の領域に対して、以下に説明する４つの光源モジュール１１が設けられている。本形態においては、検出対象空間１０Ｒは４つに分割されており、かかる４つの領域１０Ｒ1、１０Ｒ2、１０Ｒ3、１０Ｒ4に対して、４つの光源モジュール１１（第１光源モジュール１１Ａ、第２光源モジュール１１Ｂ、第３光源モジュール１１Ｃ、第４光源モジュール１１Ｄ）が設けられている。
【００２１】
４つの光源モジュール１１は、基本的には同一の構成を有しており、Ｚ軸方向の一方側Ｚ１に向けて検出光Ｌ２を出射する複数の光源部１２と、これらの光源部１２を制御する制御用ＩＣ７０とを有している。また、本形態では、４つの光源モジュール１１は各々、対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ３を検出する受光部３０を有している。
【００２２】
視認面構成部材４０は、光源部１２および受光部３０に対してＺ軸方向の一方側Ｚ１に位置するシート状あるいは板状の透光部材からなる。従って、光源部１２は、視認面構成部材４０において視認面４１側とは反対側の裏面４２側から視認面４１側に検出光Ｌ２を出射し、受光部３０は、対象物体Ｏｂで反射して視認面構成部材４０の裏面４２側に透過してきた検出光Ｌ３を検出する。このため、受光部３０の受光面は、視認面構成部材４０の裏面４２に対向している。なお、視認面構成部材４０は、位置検出機能付き機器１の種類によって省略されることがある。
【００２３】
光源モジュール１１は、複数の光源部１２として、３つ以上の光源部を備えており、本形態において、光源部１２の数は４つである。より具体的には、光源モジュール１１は、複数の光源部１２として、視認面構成部材４０の裏面４２側に、検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ、Ｌ２ｃ、Ｌ２ｄを出射する第１光源部１２Ａ、第２光源部１２Ｂ、第３光源部１２Ｃおよび第４光源部１２Ｄを備えており、これらの光源部１２はいずれも、発光部を視認面構成部材４０に向けている。従って、光源部１２から出射された検出光Ｌ２は、視認面構成部材４０を透過して、視認面４１側（光源モジュール１１からの検出光Ｌ２の検出光出射空間）に出射され、本形態では、かかる検出光出射空間（視認面４１側の空間）によって、対象物体Ｏｂの位置が検出される検出対象空間１０Ｒが構成されている。
【００２４】
本形態において、第１光源部１２Ａ、第２光源部１２Ｂ、第３光源部１２Ｃおよび第４光源部１２Ｄは、検出対象空間１０Ｒ（Ｚ軸方向）からみたとき、検出対象空間１０Ｒを分割した４つの領域１０Ｒ1、１０Ｒ2、１０Ｒ3、１０Ｒ4の角に相当する位置に配置されている。第１光源部１２Ａと第２光源部１２Ｂとは、Ｘ軸方向にずれており、Ｙ軸方向では略同一位置にある。第３光源部１２Ｃと第４光源部１２Ｄとは、Ｘ軸方向にずれており、Ｙ軸方向では略同一位置にある。また、第１光源部１２Ａと第４光源部１２Ｄとは、Ｙ軸方向にずれており、Ｘ軸方向では略同一位置にある。第２光源部１２Ｂと第３光源部１２Ｃとは、Ｙ軸方向にずれており、Ｘ軸方向では略同一位置にある。
【００２５】
本形態において、光源部１２（第１光源部１２Ａ、第２光源部１２Ｂ、第３光源部１２Ｃおよび第４光源部１２Ｄ）はいずれも、ＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光素子により構成され、本形態において、光源部１２はいずれも、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〜Ｌ２ｄ）を発散光として放出する。本形態では、対象物体Ｏｂが指先等であることが多いことから、検出光Ｌ２として、対象物体Ｏｂ（人体）での反射率が高い波長域の赤外光（８４０〜９２０ｎｍ程度の近赤外光）が用いられている。
【００２６】
受光部３０は、視認面構成部材４０に受光面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、受光部３０は赤外域の感度ピークを備えたフォトダイオードである。なお、受光部３０は、検出対象空間１０Ｒに向けて受光面を向けた構成であれば、視認面構成部材４０に対して視認面４１側等に配置してもよい。
【００２７】
（制御用ＩＣ７０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に用いた制御用ＩＣの構成を示す説明図である。図４に示すように、本形態の光学式位置検出装置１０において、４つの光源モジュール１１（第１光源モジュール１１Ａ、第２光源モジュール１１Ｂ、第３光源モジュール１１Ｃ、第４光源モジュール１１Ｄ）に設けられた制御用ＩＣ７０は基本的な構成が同一である。より具体的には、制御用ＩＣ７０は、まず、基準クロックを生成する基準クロック生成部７１ｓ、基準クロックに基づいてＡ相基準パルスを生成するＡ相基準パルス生成部７１ａと、基準クロックに基づいてＢ相基準パルスを生成するＢ相基準パルス生成部７１ｂと、タイミング制御パルスを生成するタイミング制御パルス生成部７１ｔと、同期クロックを生成する同期クロック生成部７１ｕとを備えている。
【００２８】
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、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４つの光源部１２の何れに印加するかを制御するスイッチ部７６を有している。また、制御用ＩＣ７０は、受光部３０での検出結果を増幅する増幅部７２と、増幅部７２から出力された信号に基づいて受光量を測定する受光量測定部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、光源部１２に供給する駆動パルスの電流レベルを調整する調整量算出部７４とを備えている。
【００２９】
また、制御用ＩＣ７０は、外部との信号の授受を行う外部ＩＯ７７、および複数の端子７８１〜７８８を備えている。従って、制御用ＩＣ７０は、端子７８８を介して光源部１２を駆動可能であるとともに、制御用ＩＣ７０には、端子７８７を介して受光部３０での検出結果が入力される。また、制御用ＩＣ７０には端子７８２、７８４を介して駆動電位やグランド電位が入力される。さらに、制御用ＩＣ７０には、端子７８５を介して外部から指令が入力可能であるとともに、端子７８３を介して調整量算出部７４での調整結果等を外部に出力可能である。さらに、制御用ＩＣ７０は、制御用ＩＣ７０内で基準クロックや同期クロックの生成が可能であるとともに、端子７８１、７８６を介して同期クロックの入力や出力も可能である。
【００３０】
（座標の基本的な検出原理）
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において各光源モジュール１１で複数の光源部１２を順次点灯させる様子を示す説明図である。なお、図５では、複数の光源モジュール１１において同一のタイミングで第１期間および第２期間が設定されているが、複数の光源モジュール１１の間で第１期間および第２期間のタイミングがずれていてもよい。
【００３１】
図１〜図５を参照して、本形態の光学式位置検出装置１０において第１光源モジュール１１Ａを用いて検出対象空間１０Ｒの領域１０Ｒ1に位置する対象物体Ｏｂの位置を検出する場合を例に対象物体Ｏｂの座標を検出する原理を説明する。
【００３２】
まず、本形態の光学式位置検出装置１０において、位置検出部５０は、光源部１２同士の差動により、２つの光源部１２のうちの一方の光源部１２と対象物体Ｏｂとの距離と、他方の光源部１２と対象物体Ｏｂとの距離の比を求め、かかる比に対応して２つの光源部１２を基準にして設定される等比線に基づいて、対象物体Ｏｂの位置を検出する。
【００３３】
より具体的には、図５に示す第１期間ｔ1において、検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｃの差動を利用して対象物体Ｏｂの位置情報を得るには、制御用ＩＣ７０のパルス発生器７５ａ、７５ｂは、第１光源部１２Ａおよび第３光源部１２Ｃに逆相の駆動パルスを印加して第１光源部１２Ａおよび第３光源部１２Ｃを交互に点灯させる。かかる第１期間ｔ1においては、第２光源部１２Ｂおよび第４光源部１２Ｄは消灯状態にある。その間、対象物体Ｏｂにより検出光Ｌ２が反射され、その反射光の一部が受光部３０に入射するので、受光部３０での受光強度は、対象物体Ｏｂの位置に対応する値となる。その際、制御用ＩＣ７０の調整量算出部７４によって、第１光源部１２Ａを点灯させた際の受光部３０と、第３光源部１２Ｃを点灯させた際の受光部３０の受光強度とが等しくなるように、第１光源部１２Ａに対する制御量（駆動電流）および第３光源部１２Ｃに対する制御量（駆動電流）を調整する。
【００３４】
そして、制御用ＩＣ７０の調整量算出部７４から位置検出部５０には、受光部３０の受光強度が等しくなるように、第１光源部１２Ａおよび第３光源部１２Ｃを駆動した際の制御量が出力される。それ故、位置検出部５０では、第１光源部１２Ａを点灯させた際の受光部３０と、第３光源部１２Ｃを点灯させた際の受光部３０の受光強度が等しくなるように、第１光源部１２Ａおよび第３光源部１２Ｃに対する制御量を調整した際の駆動電流の比や調整量の比等を用いて、ＸＹ平面内に第１光源部１２Ａと第３光源部１２Ｃとを基準にした等比線を設定でき、かかる等比線上に対象物体Ｏｂが位置することになる。
【００３５】
図５に示す第２期間ｔ2では、検出光Ｌ２ｂ、Ｌ２ｄの差動を利用して対象物体Ｏｂの位置情報を得る。従って、第２期間ｔ2において、制御用ＩＣ７０は、第２光源部１２Ｂおよび第４光源部１２Ｄに逆相の駆動パルスを印加して第２光源部１２Ｂおよび第４光源部１２Ｄを交互に点灯させる。かかる第２期間ｔ2において、第１光源部１２Ａおよび第３光源部１２Ｃは消灯状態にある。その間、対象物体Ｏｂにより検出光Ｌ２が反射され、その反射光の一部が受光部３０により検出されるので、受光部３０での受光強度は、対象物体Ｏｂの位置に対応する値となる。それ故、第２期間ｔ2でも、第１期間ｔ1と同様、位置検出部５０では、受光部３０の受光強度が等しくなるように、第２光源部１２Ｂに対する制御量（駆動電流）を調整した際の駆動電流と、第４光源部１２Ｄに対する制御量（駆動電流）を調整した際の駆動電流との比や調整量の比等を用いて、ＸＹ平面内に第２光源部１２Ｂと第４光源部１２Ｄとを基準にした等比線を設定でき、かかる等比線上に対象物体Ｏｂが位置することになる。
【００３６】
よって、位置検出部５０は、第１光源部１２Ａと第３光源部１２Ｃとの差動により得た等比線と、第２光源部１２Ｂと第４光源部１２Ｄとの差動により得た等比線との交点に相当する位置から対象物体Ｏｂの位置（ＸＹ座標）を得ることができる。また、他の光源モジュール１１（第２光源モジュール１１Ｂ、第３光源モジュール１１Ｃ、第４光源モジュール１１Ｄ）を用いて検出対象空間１０Ｒの領域１０Ｒ2〜１０Ｒ4に位置する対象物体Ｏｂの位置を検出する場合も同様である。
【００３７】
上記の等比線は、光源部１２から出射された検出光Ｌ２が対象物体Ｏｂで反射して受光部３０に到る距離関数に着目して取得することができ、かかる取得方法を以下に説明する。まず、各パラメーターを以下
Ｔ＝対象物体Ｏｂの反射率
Ａt＝第１光源部１２Ａから出射された検出光Ｌ２ａが対象物体Ｏｂで
反射して受光部３０に到る距離関数
Ａ＝検出対象空間１０Ｒに対象物体Ｏｂが存在する状態で第１光源部１２Ａ
が点灯したときの受光部３０の検出強度
Ｃt＝第３光源部１２Ｃから出射された検出光Ｌ２ｃが対象物体Ｏｂで
反射して受光部３０に到る距離関数
Ｃ＝検出対象空間１０Ｒに対象物体Ｏｂが存在する状態で第３光源部１２Ｃ
が点灯したときの受光部３０の検出強度
とする。なお、第１光源部１２Ａおよび第３光源部１２Ｃの発光強度は、駆動電流と発光係数との積で表されるが、以下の説明では、発光係数を１とする。また、上記の差動において、受光部３０での受光強度が等しくなったときの第１光源部１２Ａに対する駆動電流をＩAとし、第３光源部１２Ｃに対する駆動電流をＩCとする。
【００３８】
検出対象空間１０Ｒに対象物体Ｏｂが存在する状態で、前記した差動を行なうと、
Ａ＝Ｔ×Ａt×ＩA＋環境光    ・・式（１）
Ｃ＝Ｔ×Ｃt×ＩC＋環境光    ・・式（２）
の関係が得られる。
【００３９】
ここで、差動の際の受光部３０の検出強度は等しいことから、式（１）、（２）から下式
Ｔ×Ａt×ＩA＋環境光＝Ｔ×Ｃt×ＩC＋環境光
Ｔ×Ａt×ＩA＝Ｔ×Ｃt×ＩC・・式（３）
が導かれる。
【００４０】
また、距離関数Ａt、Ｃtの比ＰACは、下式
ＰAC＝Ａt／Ｃt・・式（４）
で定義されることから、式（３）、（４）から、距離関数の比ＰACは
ＰAC＝ＩC／ＩA・・式（５）
で示すように表される。かかる式（５）では、環境光の項が存在しない。また、対象物体Ｏｂの部位にかかわらず、反射率が一定であれば、対象物体Ｏｂの反射率の項が存在しない。それ故、距離関数Ａt、Ｃtの比ＰACには、環境光、対象物体Ｏｂの反射率が影響しない。なお、上記の数理モデルについては、対象物体Ｏｂで反射せずに入射した検出光Ｌ２の影響等を相殺するための補正を行なってもよい。
【００４１】
ここで、光源部１２は点光源であり、ある地点での光強度は、光源からの距離の２乗に反比例する。従って、第１光源部１２Ａから対象物体Ｏｂを経て受光部３０に至る離間距離Ｐ１と、第３光源部１２Ｃから対象物体Ｏｂを経て受光部３０に至る離間距離Ｐ２との比は、下式
ＰAC＝（Ｐ１）2：（Ｐ２）2
により求められる。それ故、ＸＹ平面内において第１光源部１２Ａと第３光源部１２Ｃを基準にして比Ｐ１：Ｐ２に対応する等比線を設定でき、かかる等比線上に対象物体Ｏｂが位置することになる。
【００４２】
同様に、第２光源部１２Ｂと第４光源部１２Ｄとを差動させて、第２光源部１２Ｂと対象物体Ｏｂとの距離と、第４光源部１２Ｄと対象物体Ｏｂとの距離の比を求めれば、ＸＹ平面内において第２光源部１２Ｂと第４光源部１２Ｄを基準にして等比線を設定でき、かかる等比線上に対象物体Ｏｂが位置することになる。
【００４３】
よって、位置検出部５０は、第１光源部１２Ａと第３光源部１２Ｃとの差動により得た等比線と、第２光源部１２Ｂと第４光源部１２Ｄとの差動により得た等比線との交点を求めれば、対象物体Ｏｂの位置（ＸＹ座標）を得ることができる。このような構成によれば、光源部１２同士の差動を利用しているため、環境光等の影響を自動的に補正することができる。
【００４４】
（制御用ＩＣ７０間のマスター／スレーブ関係）
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における４つの制御用ＩＣ７０間のマスター／スレーブ関係を示す説明図である。本形態では、４つの光源モジュール１１（第１光源モジュール１１Ａ、第２光源モジュール１１Ｂ、第３光源モジュール１１Ｃ、第４光源モジュール１１Ｄ）は各々、制御用ＩＣ７０を有しているが、４つの制御用ＩＣ７０の間には、図６に示すマスター／スレーブ関係が構築されている。
【００４５】
より具体的には、図６に示すように、本形態の光学式位置検出装置１０では、複数の光源モジュール１１の各々に設けられた複数の制御用ＩＣ７０のうち、第１光源モジュール１１Ａに設けられた制御用ＩＣ７０は、他の第２光源モジュール１１Ｂ、第３光源モジュール１１Ｃ、および第４光源モジュール１１Ｄに設けられた制御用ＩＣ７０に対する上位の制御用ＩＣとして、これらの制御用ＩＣ７０を制御する。すなわち、第１光源モジュール１１Ａに設けられた制御用ＩＣ７０はマスターであり、他の第２光源モジュール１１Ｂ、第３光源モジュール１１Ｃ、および第４光源モジュール１１Ｄに設けられた制御用ＩＣ７０はスレーブである。
【００４６】
ここで、第１光源モジュール１１Ａに設けられた制御用ＩＣ７０は、第２光源モジュール１１Ｂ、第３光源モジュール１１Ｃ、および第４光源モジュール１１Ｄに設けられた制御用ＩＣ７０を直列に制御する。
【００４７】
より具体的には、上位の制御部６０から対象物体Ｏｂの位置検出を開始するようにとの指令が第１光源モジュール１１Ａの制御用ＩＣ７０に発せられると、第１光源モジュール１１Ａでは、基準クロックが生成されるとともに、パルス発生器７５ａ、７５ｂは、図５を参照して説明したように、第１期間ｔ1において、第１光源部１２Ａと第３光源部１２Ｃとに逆相の駆動パルスを印加した後、第２期間ｔ2において、第２光源部１２Ｂと第４光源部１２Ｄとに逆相の駆動パルスを印加する。また、第１光源モジュール１１Ａにおいて、制御用ＩＣ７０は、調整量算出部７４での差動結果Ｓａを端子７８３から出力し、かかる差動結果Ｓａは、位置検出部５０に出力される。
【００４８】
また、第１光源モジュール１１Ａの制御用ＩＣ７０は、端子７８６を介して第２光源モジュール１１Ｂの制御用ＩＣ７０に同期クロックを出力する。その結果、第２光源モジュール１１Ｂでは、同期クロックに対応して基準クロックが生成されるとともに、パルス発生器７５ａ、７５ｂは、図５を参照して説明したように、第１期間ｔ1において、第１光源部１２Ａと第３光源部１２Ｃとに逆相の駆動パルスを印加した後、第２期間ｔ2において、第２光源部１２Ｂと第４光源部１２Ｄとに逆相の駆動パルスを印加する。また、第２光源モジュール１１Ｂにおいて、制御用ＩＣ７０は、調整量算出部７４での差動結果Ｓｂを端子７８３から出力し、かかる差動結果Ｓｂは、位置検出部５０に出力される。
【００４９】
また、第２光源モジュール１１Ｂの制御用ＩＣ７０は、端子７８６を介して第３光源モジュール１１Ｃの制御用ＩＣ７０に同期クロックを出力する。その結果、第３光源モジュール１１Ｃでは、同期クロックに対応して基準クロックが生成されるとともに、パルス発生器７５ａ、７５ｂは、図５を参照して説明したように、第１期間ｔ1において、第１光源部１２Ａと第３光源部１２Ｃとに逆相の駆動パルスを印加した後、第２期間ｔ2において、第２光源部１２Ｂと第４光源部１２Ｄとに逆相の駆動パルスを印加する。また、第３光源モジュール１１Ｃにおいて、制御用ＩＣ７０は、調整量算出部７４での差動結果Ｓｃを端子７８３から出力し、かかる差動結果Ｓｃは、位置検出部５０に出力される。
【００５０】
また、第３光源モジュール１１Ｃの制御用ＩＣ７０は、端子７８６を介して第４光源モジュール１１Ｄの制御用ＩＣ７０に同期クロックを出力する。その結果、第４光源モジュール１１Ｄでは、同期クロックに対応して基準クロックが生成されるとともに、パルス発生器７５ａ、７５ｂは、図５を参照して説明したように、第１期間ｔ1において、第１光源部１２Ａと第３光源部１２Ｃとに逆相の駆動パルスを印加した後、第２期間ｔ2において、第２光源部１２Ｂと第４光源部１２Ｄとに逆相の駆動パルスを印加する。また、第４光源モジュール１１Ｄにおいて、制御用ＩＣ７０は、調整量算出部７４での差動結果Ｓｄを端子７８３から出力し、かかる差動結果Ｓｄは、位置検出部５０に出力される。
【００５１】
従って、４つの光源モジュール１１の全てにおいて光源部１２に対する駆動が行われるとともに、位置検出部５０は、４つの領域１０Ｒ1〜１０Ｒ4の全てにおいて対象物体Ｏｂの位置（ＸＹ座標）を得ることができる。
【００５２】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態では、検出光を出射する複数の光源部１２、および複数の光源部１２を制御する制御用ＩＣ７０を備えた光源モジュール１１が用いられ、かかる光源モジュール１１において、複数の光源部１２を順次点灯させると、受光部３０は、対象物体Ｏｂで反射した検出光を受光する。従って、受光部３０での検出結果に基づいて光源部１２同士を差動させたときの駆動電流を用いれば、対象物体Ｏｂの位置を検出することができる。ここで、検出対象空間１０Ｒが広い場合、光源モジュール１１は複数設けられる。その際でも、制御用ＩＣ７０は、複数の光源部１２とともに光源モジュール１１に構成されているため、光学式位置検出装置１０全体での光源部１２の数を増やす際、制御用ＩＣ７０の仕様を変えずに、光源モジュール１１の数を増やせばよい。従って、制御用ＩＣ７０については、光学式位置検出装置１０全体での光源部１２の数が増えても仕様変更の必要がなく、同一仕様の制御用ＩＣ７０で済むという利点がある。
【００５３】
さらに、複数の制御用ＩＣ７０のうち、第１光源モジュール１１Ａに設けられた制御用ＩＣ７０は、他の第２光源モジュール１１Ｂ、第３光源モジュール１１Ｃ、第４光源モジュール１１Ｄに設けられた制御用ＩＣ７０に対する上位の制御用ＩＣとしてこれらの制御用ＩＣ７０を制御する。このため、複数の制御用ＩＣ７０において、互いに同期したタイミングで光源部１２を点灯させるのが容易である。それ故、位置検出部５０は、複数の光源モジュール１１が動作した際に得られた結果に基づいて、各時点での対象物体Ｏｂの位置を正確に検出することができる。
【００５４】
また、受光部３０は、複数の光源モジュール１１の各々に設けられている。このため、異なる光源モジュール１１の検出対象空間の各々に対象物体Ｏｂが存在する場合、これらの対象物体Ｏｂ毎の位置を検出することができる。
【００５５】
［実施の形態１の変形例１：参照用光源を用いた場合の構成例］
図７は、本発明の実施の形態１の変形例１に係る光学式位置検出装置１０において参照用光源を用いた場合の構成例を示す説明図である。図８は、図７に示す光学式位置検出装置１０において、検出光Ｌ２と参照用光源から出射される参照光との差動を利用して対象物体Ｏｂの位置を検出する原理を示す説明図であり、図８（ａ）、（ｂ）は、光源部１２から対象物体Ｏｂまでの距離と検出光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。なお、本形態の基本的な構成は、図１〜図６を参照して説明した形態と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
【００５６】
図７に示すように、本形態の位置検出機能付き機器１も、図１〜図６を参照して説明した形態と同様、情報が視認される視認面４１を備えた透光性の視認面構成部材４０と、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の位置を検出する光学式位置検出装置１０とを有しており、後述する位置検出装置付き表示装置等として利用される。光学式位置検出装置１０は、Ｚ軸方向の一方側Ｚ１に向けて検出光Ｌ２を出射する複数の光源部１２を備えた複数の光源モジュール１１と、対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ３を検出する受光部３０とを備えている。
【００５７】
本形態において、光源モジュール１１は、受光部３０に発光部を向けた参照用光源１２Ｒも備えている。参照用光源１２Ｒは、光源部１２と同様、図４等を参照して説明した制御用ＩＣ７０によって駆動されるＬＥＤ（発光ダイオード）等により構成され、参照用光源１２Ｒは、ピーク波長が８４０〜１０００ｎｍに位置する赤外光からなる参照光Ｌｒを出射する。但し、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、視認面構成部材４０の視認面４１側（検出対象空間１０Ｒ）に入射せず、検出対象空間１０Ｒを介さずに受光部３０に入射するようになっている。
【００５８】
本形態の光学式位置検出装置１０においては、検出光同士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Ｌ２ｃと参照光Ｌｒとの差動とを利用し、最終的に、検出光同士を直接、差動させた結果と同様な結果を導く。ここで、検出光Ｌ２ａと参照光Ｌｒとの差動、および検出光Ｌ２ｃと参照光Ｌｒとの差動は、以下のようにして実行される。
【００５９】
図８（ａ）に示すように、検出対象空間１０Ｒに対象物体Ｏｂが存在する状態においては、第１光源部１２Ａから対象物体Ｏｂまでの距離と、受光部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の受光部３０での検出強度は、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、受光部３０での検出光Ｌ２ａの受光強度Ｄaと、受光部３０での参照光Ｌｒの検出強度Ｄrとは、相違している。
【００６０】
次に、図８（ｂ）に示すように、第１光源部１２Ａ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、受光部３０での検出光Ｌ２ａの受光強度Ｄaと、参照光Ｌｒの受光部３０での検出強度Ｄrとを一致させる。このような差動は、参照光Ｌｒと検出光Ｌ２ａとの間で行なわれるとともに、参照光Ｌｒと検出光Ｌ２ｃとの間でも行なわれる。従って、受光部３０での検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｃの検出結果と、受光部３０での参照光Ｌｒの検出結果とが等しくなった時点での第１光源部１２Ａに対する駆動電流と、第３光源部１２Ｃに対する駆動電流との比を求めることができる。それ故、第１光源部１２Ａと第３光源部１２Ｃとの間のいずれの位置に対象物体Ｏｂが存在するかを検出できることになる。
【００６１】
上記の検出原理を光路関数を用いて数理的に説明すると、以下のようになる。まず、各パラメーターを以下
Ｔ＝対象物体Ｏｂの反射率
Ａt＝第１光源部１２Ａから出射された検出光Ｌ２ａが対象物体Ｏｂで
反射して受光部３０に到る距離関数
Ａ＝検出対象空間１０Ｒに対象物体Ｏｂが存在する状態で第１光源部１２Ａ
が点灯したときの受光部３０の検出強度
Ｃt＝第３光源部１２Ｃから出射された検出光Ｌ２ｃが対象物体Ｏｂで
反射して受光部３０に到る距離関数
Ｃ＝検出対象空間１０Ｒに対象物体Ｏｂが存在する状態で第３光源部１２Ｃ
が点灯したときの受光部３０の検出強度
Ｒs＝参照用光源１２Ｒから受光部３０に到る距離関数
Ｒ＝参照用光源１２Ｒのみが点灯したときの受光部３０の検出強度
とする。なお、第１光源部１２Ａ、第３光源部１２Ｃおよび参照用光源１２Ｒの発光強度は、駆動電流と発光係数との積で表されるが、以下の説明では、発光係数を１とする。また、上記の差動において、受光部３０での受光強度が等しくなったときの第１光源部１２Ａに対する駆動電流をＩAとし、第３光源部１２Ｃに対する駆動電流をＩCとし、参照用光源１２Ｒに対する駆動電流をＩRとする。また、差動の際、参照用光源１２Ｒのみが点灯したときの受光部３０の検出強度については、第１光源部１２Ａとの差動、および第３光源部１２Ｃとの差動において同一と仮定する。
【００６２】
検出対象空間１０Ｒに対象物体Ｏｂが存在する状態で、前記した差動を行なうと、
Ａ＝Ｔ×Ａt×ＩA＋環境光    ・・式（６）
Ｃ＝Ｔ×Ｃt×ＩC＋環境光    ・・式（７）
Ｒ＝Ｒs×ＩR＋環境光        ・・式（８）
の関係が得られる。
【００６３】
ここで、差動の際の受光部３０の検出強度は等しいことから、式（６）、（８）から下式
Ｔ×Ａt×ＩA＋環境光＝Ｒs×ＩR＋環境光
Ｔ×Ａt×ＩA＝Ｒs×ＩR
Ｔ×Ａt＝Ｒs×ＩR／ＩA・・式（９）
が導かれ、式（７）、（８）から下式
Ｔ×Ｃt×ＩC＋環境光＝Ｒs×ＩR＋環境光
Ｔ×Ｃt×ＩC＝Ｒs×ＩR
Ｔ×Ｃt＝Ｒs×ＩR／ＩC・・式（１０）
が導かれる。
【００６４】
また、距離関数Ａt、Ｃtの比ＰACは、下式
ＰAC＝Ａt／Ｃt・・式（１１）
で定義されることから、式（９）、（１０）から、距離関数の比ＰACは
ＰAC＝ＩC／ＩA・・式（１２）
で示すように表される。かかる式（１２）では、環境光の項が存在しない。なお、上記の数理モデルについては、対象物体Ｏｂで反射せずに入射した検出光Ｌ２の影響等を相殺するための補正等を行なってもよい。また、第１光源部１２Ａとの差動と、第３光源部１２Ｃとの差動とにおいて、参照用光源１２Ｒのみが点灯したときの受光部３０の検出強度を異なる値に設定した場合でも、基本的には同様な原理が成り立つ。
【００６５】
ここで、光源部１２は点光源であり、ある地点での光強度は、光源からの距離の２乗に反比例する。従って、第１光源部１２Ａから対象物体Ｏｂを経て受光部３０に至る離間距離Ｐ１と、第３光源部１２Ｃから対象物体Ｏｂを経て受光部３０に至る離間距離Ｐ２との比は、下式
ＰAC＝（Ｐ１）2：（Ｐ２）2
により求められる。それ故、ＸＹ平面内において第１光源部１２Ａと第３光源部１２Ｃを基準にして比Ｐ１：Ｐ２に対応する等比線を設定でき、かかる等比線上に対象物体Ｏｂが位置することになる。
【００６６】
同様に、第２光源部１２Ｂと第４光源部１２Ｄとを差動させて、第２光源部１２Ｂと対象物体Ｏｂとの距離と、第４光源部１２Ｄと対象物体Ｏｂとの距離の比を求めれば、ＸＹ平面内において第２光源部１２Ｂと第４光源部１２Ｄを基準にして等比線を設定でき、かかる等比線上に対象物体Ｏｂが位置することになる。
【００６７】
よって、第１光源部１２Ａと第３光源部１２Ｃとの差動により得た等比線と、第２光源部１２Ｂと第４光源部１２Ｄとの差動により得た等比線との交点を求めれば、対象物体Ｏｂの位置（ＸＹ座標）を得ることができる。このような構成によれば、光源部１２と参照用光源１２Ｒとの差動を利用しているため、環境光等の影響を自動的に補正することができる。
【００６８】
［実施の形態１の変形例２：スレーブを並列に制御した場合の構成例］
図９は、本発明の実施の形態１の変形例２に係る光学式位置検出装置１０における４つの制御用ＩＣ７０間のマスター／スレーブ関係を示す説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。また、本形態で用いた制御用ＩＣ７０の構成は、実施の形態１と同様、図４を参照して説明した構成を有しているが、本形態では、図７および図８を参照して説明した参照用光源１２Ｒを有している場合を例示してある。
【００６９】
図９に示すように、本形態の光学式位置検出装置１０でも、実施の形態１と同様、４つの光源モジュール１１（第１光源モジュール１１Ａ、第２光源モジュール１１Ｂ、第３光源モジュール１１Ｃ、第４光源モジュール１１Ｄ）は各々、制御用ＩＣ７０を有している。また、複数の光源モジュール１１の各々に設けられた複数の制御用ＩＣ７０のうち、第１光源モジュール１１Ａに設けられた制御用ＩＣ７０は、他の第２光源モジュール１１Ｂ、第３光源モジュール１１Ｃ、第４光源モジュール１１Ｄに設けられた制御用ＩＣ７０に対する上位の制御用ＩＣとしてこれらの制御用ＩＣ７０を制御する。すなわち、第１光源モジュール１１Ａに設けられた制御用ＩＣ７０はマスターであり、他の第２光源モジュール１１Ｂ、第３光源モジュール１１Ｃ、第４光源モジュール１１Ｄに設けられた制御用ＩＣ７０はスレーブである。
【００７０】
ここで、第１光源モジュール１１Ａに設けられた制御用ＩＣ７０は、第２光源モジュール１１Ｂ、第３光源モジュール１１Ｃ、第４光源モジュール１１Ｄに設けられた制御用ＩＣ７０を並列に制御する。
【００７１】
より具体的には、上位の制御部６０から対象物体Ｏｂの位置検出を開始するようにとの指令が第１光源モジュール１１Ａの制御用ＩＣ７０に発せられると、第１光源モジュール１１Ａでは、基準クロックが生成されるとともに、図５を参照して説明したように、第１期間ｔ1において、第１光源部１２Ａと第３光源部１２Ｃとに逆相の駆動パルスを印加した後、第２期間ｔ2において、第２光源部１２Ｂと第４光源部１２Ｄとに逆相の駆動パルスを印加する。また、第１光源モジュール１１Ａにおいて、制御用ＩＣ７０は、差動結果Ｓａを端子７８３から出力し、かかる差動結果Ｓａは、位置検出部５０に出力される。
【００７２】
また、第１光源モジュール１１Ａの制御用ＩＣ７０は、端子７８６を介して第２光源モジュール１１Ｂ、第３光源モジュール１１Ｃおよび第４光源モジュール１１Ｄの制御用ＩＣ７０に同期クロックを出力する。その結果、第２光源モジュール１１Ｂ、第３光源モジュール１１Ｃおよび第４光源モジュール１１Ｄでは、同期クロックに対応して基準クロックが生成されるとともに、図５を参照して説明したように、第１期間ｔ1において、第１光源部１２Ａと第３光源部１２Ｃとに逆相の駆動パルスを印加した後、第２期間ｔ2において、第２光源部１２Ｂと第４光源部１２Ｄとに逆相の駆動パルスを印加する。また、第２光源モジュール１１Ｂ、第３光源モジュール１１Ｃおよび第４光源モジュール１１Ｄにおいて、制御用ＩＣ７０は、調整量算出部７４での差動結果Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄを端子７８３から出力し、かかる差動結果Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄは、位置検出部５０に出力される。
【００７３】
このように構成した場合も、実施の形態１と同様、制御用ＩＣ７０については、光学式位置検出装置１０全体での光源部１２の数が増えても仕様変更の必要がなく、同一仕様の制御用ＩＣ７０で済むという利点がある等、実施の形態１と同様な効果を奏する。
【００７４】
［実施の形態２］
図１０は、本発明の実施の形態２に係る位置検出機能付き機器の全体構成を模式的に示す説明図である。図１１は、本発明の実施の形態２に係る光学式位置検出装置１０における４つの制御用ＩＣ７０間のマスター／スレーブ関係を示す説明図である。図１２は、本発明の実施の形態２に係る光学式位置検出装置１０において各光源モジュール１１で複数の光源部１２を順次点灯させる様子を示す説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。また、本形態では、図７および図８を参照して説明した参照用光源１２Ｒを有している場合を例示してある。
【００７５】
図１０に示すように、本形態の位置検出機能付き機器１も、実施の形態１と同様、透光性の視認面構成部材４０と、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の位置を検出する光学式位置検出装置１０とを有しており、光学式位置検出装置１０は、複数の光源モジュール１１と、この光源モジュール１１での検出結果に基づいて対象物体Ｏｂの位置を検出する位置検出部５０を有している。本形態において、位置検出部５０は、光源モジュール１１が備える制御用ＩＣ７０に対する上位の制御部６０に構成されており、かかる上位の制御部６０は、パーソナルコンピューター等からなる。なお、視認面構成部材４０は、位置検出機能付き機器１の種類によって省略されることがある。
【００７６】
また、光学式位置検出装置１０は、視認面構成部材４０に受光面を向けたフォトダイオードやフォトトランジスター等の受光部３０を備えている。本形態において、受光部３０は、複数の光源モジュール１１のうち、第１光源モジュール１１Ａのみに設けられ、第２光源モジュール１１Ｂ、第３光源モジュール１１Ｃおよび第４光源モジュール１１Ｄには設けられていない。
【００７７】
また、図１１に示すように、４つの光源モジュール１１（第１光源モジュール１１Ａ、第２光源モジュール１１Ｂ、第３光源モジュール１１Ｃ、第４光源モジュール１１Ｄ）は各々、基本的な構成が同一な制御用ＩＣ７０を有している。ここで、制御用ＩＣ７０は、実施の形態１で図４および図６を参照して説明した制御用ＩＣ７０に対して、端子７８９ａ、７８９ｂが追加された構成になっている。
【００７８】
このように構成した光学式位置検出装置１０においても、実施の形態１と同様、複数の光源モジュール１１の各々に設けられた複数の制御用ＩＣ７０のうち、第１光源モジュール１１Ａに設けられた制御用ＩＣ７０は、他の第２光源モジュール１１Ｂ、第３光源モジュール１１Ｃ、第４光源モジュール１１Ｄに設けられた制御用ＩＣ７０に対する上位の制御用ＩＣとしてこれらの制御用ＩＣ７０を制御する。すなわち、第１光源モジュール１１Ａに設けられた制御用ＩＣ７０はマスターであり、他の第２光源モジュール１１Ｂ、第３光源モジュール１１Ｃ、第４光源モジュール１１Ｄに設けられた制御用ＩＣ７０はスレーブである。また、第１光源モジュール１１Ａに設けられた制御用ＩＣ７０は、第２光源モジュール１１Ｂ、第３光源モジュール１１Ｃ、第４光源モジュール１１Ｄに設けられた制御用ＩＣ７０を直列に制御する。
【００７９】
より具体的には、上位の制御部６０から対象物体Ｏｂの位置検出を開始するようにとの指令が第１光源モジュール１１Ａの制御用ＩＣ７０に発せられると、第１光源モジュール１１Ａでは、基準クロックが生成されるとともに、図１２に示すように、第１期間ｔ1aにおいて、第１光源部１２Ａと第３光源部１２Ｃとに逆相の駆動パルスを印加した後、第２期間ｔ2aにおいて、第２光源部１２Ｂと第４光源部１２Ｄとに逆相の駆動パルスを印加する。そして、第１光源モジュール１１Ａは、受光部３０での受光結果に基づいて上記の差動を行い、第１光源モジュール１１Ａの制御用ＩＣ７０は、調整量算出部７４での差動結果Ｓａを端子７８３から位置検出部５０に出力する。
【００８０】
また、第１光源モジュール１１Ａの制御用ＩＣ７０は、端子７８６を介して第２光源モジュール１１Ｂに同期クロックを出力する。その結果、第２光源モジュール１１Ｂでは、同期クロックに対応して基準クロックが生成されるとともに、図１２に示すように、第２期間ｔ2aの後の第１期間ｔ1bにおいて、第１光源部１２Ａと第３光源部１２Ｃとに逆相の駆動パルスを印加した後、第２期間ｔ2bにおいて、第２光源部１２Ｂと第４光源部１２Ｄとに逆相の駆動パルスを印加する。その間、第１光源モジュール１１Ａの調整量算出部７４は、受光部３０での受光結果に基づいて第２光源モジュール１１Ｂでの差動条件を生成し、第１光源モジュール１１Ａの端子７８９ｂから第２光源モジュール１１Ｂの端子７８９ａに出力する。その結果、第２光源モジュール１１Ｂでは、第１光源モジュール１１Ａの制御用ＩＣ７０から出力された差動条件に基づいてパルス発生器７５ａ、７５ｂが制御され、上記の差動を行う。従って、第２光源モジュール１１Ｂでの差動結果Ｓｂは、第１光源モジュール１１Ａの制御用ＩＣ７０から位置検出部５０に出力されることになる。
【００８１】
以下、第３光源モジュール１１Ｃおよび第４光源モジュール１１Ｄでも、第１光源モジュール１１Ａの制御用ＩＣ７０から出力された差動条件に基づいて上記の差動を行う。従って、第３光源モジュール１１Ｃでの差動結果Ｓｃおよび第４光源モジュール１１Ｄでの差動結果Ｓｄは、第１光源モジュール１１Ａの制御用ＩＣ７０から順次、位置検出部５０に出力されることになる。
【００８２】
このように構成した場合も、実施の形態１と同様、制御用ＩＣ７０については、光学式位置検出装置１０全体での光源部１２の数が増えても仕様変更の必要がなく、同一仕様の制御用ＩＣ７０で済むという利点がある等、実施の形態１と同様な効果を奏する。
【００８３】
また、本形態では、受光部３０が複数の光源モジュール１１で共通であるが、複数の光源モジュール１１は、順次動作するため、異なる光源モジュール１１の検出対象空間の各々に対象物体Ｏｂが存在する場合、これらの対象物体Ｏｂ毎の位置を検出することができる。
【００８４】
［実施の形態２の変形例１：スレーブで差動条件決定］
図１３は、本発明の実施の形態２の変形例１に係る光学式位置検出装置１０における４つの制御用ＩＣ７０間のマスター／スレーブ関係を示す説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１、２と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。また、本形態では、図７および図８を参照して説明した参照用光源１２Ｒを有している場合を例示してある。
【００８５】
図１３に示すように、本形態の位置検出機能付き機器１も、実施の形態２と同様、受光部３０は、複数の光源モジュール１１のうち、第１光源モジュール１１Ａのみに設けられ、第２光源モジュール１１Ｂ、第３光源モジュール１１Ｃおよび第４光源モジュール１１Ｄには設けられていない。また、４つの光源モジュール１１（第１光源モジュール１１Ａ、第２光源モジュール１１Ｂ、第３光源モジュール１１Ｃ、第４光源モジュール１１Ｄ）は各々、基本的な構成が同一な制御用ＩＣ７０を有している。また、本形態の光学式位置検出装置１０においても、実施の形態１、２と同様、複数の光源モジュール１１の各々に設けられた複数の制御用ＩＣ７０のうち、第１光源モジュール１１Ａに設けられた制御用ＩＣ７０は、他の第２光源モジュール１１Ｂ、第３光源モジュール１１Ｃ、第４光源モジュール１１Ｄに設けられた制御用ＩＣ７０に対する上位の制御用ＩＣとしてこれらの制御用ＩＣ７０を制御する。すなわち、第１光源モジュール１１Ａに設けられた制御用ＩＣ７０はマスターであり、他の第２光源モジュール１１Ｂ、第３光源モジュール１１Ｃ、第４光源モジュール１１Ｄに設けられた制御用ＩＣ７０はスレーブである。また、第１光源モジュール１１Ａに設けられた制御用ＩＣ７０は、第２光源モジュール１１Ｂ、第３光源モジュール１１Ｃ、第４光源モジュール１１Ｄに設けられた制御用ＩＣ７０を直列に制御する。
【００８６】
ここで、実施の形態２では、第１光源モジュール１１Ａの調整量算出部７４において、第２光源モジュール１１Ｂ、第３光源モジュール１１Ｃ、および第４光源モジュール１１Ｄでの差動条件を生成したが、本形態において、第１光源モジュール１１Ａは、受光部３０での受光結果を第２光源モジュール１１Ｂ、第３光源モジュール１１Ｃ、および第４光源モジュール１１Ｄの調整量算出部７４に出力する。従って、第２光源モジュール１１Ｂ、第３光源モジュール１１Ｃ、および第４光源モジュール１１Ｄでの差動条件は、各々が備える制御用ＩＣ７０の調整量算出部７４で生成する。それ故、第２光源モジュール１１Ｂでの差動結果Ｓｂ、第３光源モジュール１１Ｃでの差動結果Ｓｃ、および第４光源モジュール１１Ｄでの差動結果Ｓｄは各々、第２光源モジュール１１Ｂ、第３光源モジュール１１Ｃ、および第４光源モジュール１１Ｄの各々の制御用ＩＣ７０から順次、位置検出部５０に出力されることになる。
【００８７】
このように構成した場合も、実施の形態１と同様、制御用ＩＣ７０については、光学式位置検出装置１０全体での光源部１２の数が増えても仕様変更の必要がなく、同一仕様の制御用ＩＣ７０で済むという利点がある等、実施の形態１と同様な効果を奏する。
【００８８】
また、本形態では、受光部３０が複数の光源モジュール１１で共通であるが、複数の光源モジュール１１は、順次動作するため、異なる光源モジュール１１の検出対象空間の各々に対象物体Ｏｂが存在する場合、これらの対象物体Ｏｂ毎の位置を検出することができる。
【００８９】
［実施の形態２の変形例２：スレーブを並列に制御した場合の構成例］
上記実施の形態２およびその変形例１では、第１光源モジュール１１Ａに設けられた制御用ＩＣ７０が、第２光源モジュール１１Ｂ、第３光源モジュール１１Ｃ、第４光源モジュール１１Ｄに設けられた制御用ＩＣ７０を直列に制御した。但し、実施の形態２でも、図９を参照して説明したように、第１光源モジュール１１Ａに設けられた制御用ＩＣ７０が、第２光源モジュール１１Ｂ、第３光源モジュール１１Ｃ、第４光源モジュール１１Ｄに設けられた制御用ＩＣ７０を並列に制御してもよい。
【００９０】
［他の実施形態］
上記実施の形態では、光源モジュール１１が４つの例であったが、光源モジュール１１が２つ、３つ、あるいは５つ以上の光学式位置検出装置１０に本発明を適用してもよい。
【００９１】
上記実施の形態では、光源部１２同士を差動させる際、複数の光源部１２のうちの１つと、他の１つとを交互に点灯させたが、複数の光源部１２のうちの２つと、他の２つを交互に点灯させてもよい。また、上記実施の形態では、光源部１２と参照用光源１２Ｒとを差動させる際、複数の光源部１２のうちの１つと参照用光源１２Ｒとを交互に点灯させたが、複数の光源部１２のうちの２つと参照用光源１２Ｒとを交互に点灯させた後、別の２つと参照用光源１２Ｒとを交互に点灯させてもよい。
【００９２】
上記実施の形態では、光源部１２が４つの例であったが、光源部の数は３つ以上であれば、差動方式を採用することができる。
【００９３】
上記実施の形態では、複数の光源部１２から出射される検出光Ｌ２の中心光軸が視認面構成部材４０に垂直であったが、複数の光源部１２から出射される検出光Ｌ２の中心光軸が視認面構成部材４０に沿う方向に設定されていてもよい。
【００９４】
［位置検出機能付き機器１の具体例１］
図１４を参照して、位置検出機能付き機器１の視認面構成部材４０としてスクリーンを用い、位置検出機能付き機器１を位置検出機能付きスクリーン装置として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機能付きスクリーン装置（位置検出機能付き機器１）の説明図であり、図１４（ａ）、（ｂ）は、位置検出機能付きスクリーン装置を斜め上からみた様子を模式的に示す説明図、および横方向からみた様子を模式的に示す説明図である。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１〜１３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。
【００９５】
図１４（ａ）、（ｂ）に示す位置検出機能付きスクリーン装置８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）から画像が投射されるスクリーン８０（視認面構成部材４０）と、図１〜図１３を参照して説明した光学式位置検出装置１０とを備えており、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４１が構成されている。
【００９６】
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、検出光Ｌ２を出射する複数の光源モジュール１１を備えている。このため、光源モジュール１１は、スクリーン８０（視認面構成部材４０）において視認面４１側とは反対側から視認面４１側に設定された検出対象空間１０Ｒに検出光Ｌ２を出射することになる。また、光源モジュール１１に設けた受光部３０は、対象物体Ｏｂで反射してスクリーン８０を透過してきた検出光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に対して透光性を有している。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を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、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。
【００９７】
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、検出対象空間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。
【００９８】
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。
【００９９】
［位置検出機能付き機器１の具体例２］
図１５を参照して、位置検出機能付き機器１の視認面構成部材４０としてスクリーンを用い、スクリーンと画像投射装置とによって位置検出機能付き投射型表示装置を構成した例を説明する。図１５は、本発明を適用した位置検出機能付き投射型表示装置（位置検出機能付き機器１）の説明図であり、図１５（ａ）、（ｂ）は、位置検出機能付き投射型表示装置を斜め上からみた様子を模式的に示す説明図、および横方向からみた様子を模式的に示す説明図である。なお、本形態の位置検出機能付き投射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１３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。
【０１００】
図１５（ａ）、（ｂ）に示す位置検出機能付き投射型表示装置２００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）と、図１〜図１３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。かかる投射型表示装置２００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４１が構成されている。
【０１０１】
かかる位置検出機能付き投射型表示装置２００において、光学式位置検出装置１０は、スクリーン８０のスクリーン面８ａ（視認面４１）側に配置された画像投射装置２５０に搭載されている。このため、光学式位置検出装置１０は、画像投射装置２５０からスクリーン８０（視認面構成部材４０）の視認面４１に沿って検出光Ｌ２を出射する。また、光学式位置検出装置１０は、対象物体Ｏｂで反射してきた検出光Ｌ３を画像投射装置２５０において検出する。
【０１０２】
このように構成した位置検出機能付き投射型表示装置２００において、検出対象空間１０Ｒは、スクリーン８０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８０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投射型表示装置２００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。
【符号の説明】
【０１０３】
１・・位置検出機能付き機器、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・・検出対象空間（検出光出射空間）、１１・・光源モジュール、１２・・光源部、１２Ｒ・・参照用光源、３０・・受光部、４０・・視認面構成部材、４１・・視認面、５０・・位置検出部、６０・・制御部、７０・・制御用ＩＣ、２００・・位置検出機能付き投射型表示装置（位置検出機能付き機器）
【図１】
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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８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図２】
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【図７】
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