(57)【要約】【課題】光軸方向に交差する方向に配列した複数の発光素子から光軸方向と配列方向とによって規定される仮想面に沿って光を出射した場合でも、発光素子の配列方向で光強度が急激に変化しない光源装置、光学式位置検出装置、および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に用いた光源部１２（光源装置）では、複数の発光素子１２０を発光素子１２０の光軸に交差する方向に配列したため、光軸方向と配列方向とによって規定されるＸＹ面（仮想面）に沿う広い範囲にわたって検出光Ｌ２を十分な強度をもって出射することができる。複数の発光素子１２０の光軸方向の出射側には、レンズフィルム１９０（シート状光学部材）が配置されており、かかるレンズフィルム１９０は、ＸＹ面内方向における発光素子１２０からの出射光Ｌ１の発散角を拡大させるパワーを備え、Ｚ軸方向には光を拡散させるパワーを有していない。【選択図】図６
2013003076.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸方向に対して交差する方向に配列された複数の発光素子と、
前記複数の発光素子の前記光軸方向の出射側に配置され、当該光軸方向と前記複数の発光素子の配列方向とにより規定される仮想面内方向にのみ前記発光素子からの出射光の発散角を拡大させるシート状光学部材と、
を有していることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記複数の発光素子は、曲線上に配列されていることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記シート状光学部材は、前記仮想面に交差する方向に軸方向を向けて前記配列方向で並列する複数のシリンドリカルレンズを備えたレンズフィルムであることを特徴とする請求項１または２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記シート状光学部材として、第１シート状光学部材と、当該第１シート状光学部材の前記光軸方向後側に配置された第２シート状光学部材と、を備え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源装置。
【請求項５】
前記シート状光学部材は、可撓性を有し、前記配列方向で連続して延在してい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源装置。
【請求項６】
前記シート状光学部材は、前記複数の発光素子に１対１で対応するように前記配列方向で分割して配置されてい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源装置。
【請求項７】
前記シート状光学部材は、前記複数の発光素子の光軸に対して斜めに配置されてい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源装置。
【請求項８】
前記シート状光学部材は、前記複数の発光素子のうち、隣り合う発光素子の光軸に対しては逆方向に傾くように配置されていることを特徴とする請求項７に記載の光源装置。
【請求項９】
前記発光素子の光軸と前記シート状光学部材との交差角度は、前記配列方向で単調変化していることを特徴とする請求項７に記載の光源装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９の何れか一項に記載の光源装置を備えた光学式位置検出装置であって、
前記出射光の出射空間に位置する対象物体で反射した光を受光する受光部と、
前記受光部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、
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１１】
前記位置検出部は、第１期間において前記複数の発光素子からの出射強度を前記配列方向の一方側に向かって減少させた際の前記受光部の受光強度と、前記第１期間と重ならない第２期間において前記複数の発光素子からの出射強度を前記配列方向の一方側に向かって増大させた際の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を検出することを特徴とする請求項１０に記載の光学式位置検出装置。
【請求項１２】
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が等しくなった際の前記第１期間における前記複数の発光素子での駆動電流値と前記第２期間における前記複数の発光素子での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１１に記載の光学式位置検出装置。
【請求項１３】
請求項１０乃至１２の何れか一項に記載の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であって、
画像が表示される表示面を備えた表示装置を有し、
前記表示面に沿う方向の前記対象物体の位置を前記光学式位置検出装置が検出した結果に基づいて前記画像が切り換えられることを特徴とする入力機能付き表示システム。
【請求項１４】
請求項１０乃至１２の何れか一項に記載の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であって、
画像を投射する画像投射装置を有し、
前記画像の投射方向と交差する方向における前記対象物体の位置を前記光学式位置検出装置が検出した結果に基づいて前記画像が切り換えられ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、複数の発光素子が発光素子の光軸に交差する方向に配列された光源装置、光源装置からの出射光を利用して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、点光源からなる複数の光源部の各々に対して離間した位置に受光部を設け、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た際に、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）。
【０００３】
また、点光源からなる複数の光源部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）。
【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に記載の光学式位置検出装置は点光源から出射された検出光を利用しているので、検出光の照射範囲自体が狭い。このため、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。また、特許文献２、３に記載の光学式位置検出装置は、導光板を利用して光強度分布を形成しているため、検出可能な範囲が導光板のサイズに規定される。このため、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。
【０００６】
そこで、本発明者等は、複数の発光素子を発光素子の光軸に交差する方向に配列した光源装置を用い、かかる光源装置から、光軸方向と配列方向とによって規定される仮想面に沿って出射された検出光を利用して対象物体の仮想面等の位置を検出する方式を検討している。かかる方法によれば、発光素子から出射された検出光が届く範囲全体を検出領域として利用できるので、検出領域が広い。しかしながら、発光素子から出射された検出光は、発光素子の光軸方向の強度のピークを備え、かかる方向からずれた角度方向では、強度が急激に低下するため、検出領域内において光強度が発光素子の配列方向で急激に変化してしまい、位置検出精度が低くなるという問題点がある。
【０００７】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、光軸方向に交差する方向に配列した複数の発光素子から光軸方向と配列方向とによって規定される仮想面に沿って光を出射した場合でも、発光素子の配列方向で光強度が急激に変化しない光源装置、該光源装置を備えた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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の光源装置は、光軸方向に対して交差する方向に配列された複数の発光素子と、前記複数の発光素子の前記光軸方向の出射側に配置され、当該光軸方向と前記複数の発光素子の配列方向とにより規定される仮想面内方向にのみ前記発光素子からの出射光の発散角を拡大させるシート状光学部材と、を有していることを特徴とする。
【０００９】
本発明の光源装置では、複数の発光素子を発光素子の光軸に交差する方向に配列したため、光軸方向と配列方向とによって規定される仮想面に沿う広い範囲にわたって光を十分な強度をもって出射することができる。また、複数の発光素子の光軸方向の出射側には、シート状光学部材が配置されており、かかるシート状光学部材は、前記の仮想面内方向における発光素子からの出射光の発散角を拡大させるパワーを備えているため、隣り合う発光素子から出射された光同士の重なりが大となる。このため、光源装置からの光の出射空間では、発光素子の光軸上に相当する位置と、隣り合う２つの発光素子の間に相当する位置とにおける光強度との格差が緩和される。従って、発光素子の配列数を過剰に増やさなくても、発光素子の配列方向において光強度が急激に変化しない。また、シート状光学部材は、仮想面に交差する方向には光を拡散させるパワーを有していないので、仮想面に交差する方向に光が不必要に広がることを防止することができる。それ故、シート状光学部材が仮想面内および仮想面に交差する方向の双方において光を拡散させるパワーを有している場合と違って、仮想面に沿う広い範囲にわたって光を十分な強度をもって出射することができる。
【００１０】
本発明において、前記複数の発光素子は、曲線上に配列されていることが好ましい。かかる構成によれば、複数の発光素子を互いに近接させた場合でも、広い角度範囲にわたって、光を十分な強度をもって出射することができる。
【００１１】
本発明において、前記シート状光学部材は、例えば、前記仮想面に交差する方向に軸方向を向けて前記配列方向で並列する複数のシリンドリカルレンズを備えたレンズフィルムである。
【００１２】
本発明において、前記シート状光学部材として、第１シート状光学部材と、当該第１シート状光学部材の前記光軸方向後側（発光素子とは反対の側）に配置された第２シート状光学部材と、を備えていることが好ましい。かかる構成によれば、発光素子から出射された光を第１シート状光学部材で拡散させた後、さらに第２シート状光学部材によって拡散させることができる。従って、発光素子の配列数を過剰に増やさなくても、発光素子の配列方向において光強度が急激に変化することをより確実に防止することができる。また、シート状光学部材は、２重に配置されているため、シート状光学部材を３重に配置した場合に比して、シート状光学部材による光の減衰を低く抑えることができる。
【００１３】
本発明において、前記シート状光学部材は、可撓性を有し、前記配列方向で連続して延在していることが好ましい。かかる構成によれば、光源装置を構成する際、シート状光学部材を配置するのに多大な手間を必要としない。
【００１４】
本発明において、前記シート状光学部材は、前記複数の発光素子に１対１で対応するように前記配列方向で分割して配置さ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、シート状光学部材を複数の発光素子各々に対して最適な状態で配置することができる。
【００１５】
本発明において、前記シート状光学部材は、前記複数の発光素子の光軸に対して斜めに配置さ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、発光素子から出射された光を拡散させる方向をシート状光学部材の傾きによって任意に設定することができる。
【００１６】
本発明において、前記シート状光学部材は、前記複数の発光素子のうち、隣り合う発光素子の光軸に対しては逆方向に傾くように配置されている構成を採用してもよい。かかる構成によれば、複数の発光素子のうち、隣り合う発光素子から出射された光の強度分布が逆向きになるため、２つの発光素子から出射された光の強度を合成すると、光強度分布がより連続した形態となる。
【００１７】
本発明において、前記発光素子の光軸と前記シート状光学部材との交差角度は、前記配列方向で単調変化していることが好ましい。かかる構成によれば、発光素子の配列方向において、光強度を単調増加あるいは単調減少させるのに適している。
【００１８】
本発明に係る光源装置は光学式位置検出装置に用いることができ、かかる光学式位置検出装置は、前記出射光の出射空間に位置する対象物体で反射した光を受光する受光部と、前記受光部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、を有していることを特徴とする。本発明に係る光学式位置検出装置に用いた光源装置では、複数の発光素子を発光素子の光軸に交差する方向に配列したため、光軸方向と配列方向とによって規定される仮想面に沿う広い範囲にわたって光を十分な強度をもって出射することができる。それ故、仮想面に沿う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、複数の発光素子の光軸方向の出射側には、シート状光学部材が配置されており、かかるシート状光学部材は、前記の仮想面内方向における発光素子からの出射光の発散角を拡大させるパワーを備えているため、隣り合う発光素子から出射された光同士の重なりが大となる。このため、光源装置からの光の出射空間では、発光素子の光軸上に相当する位置と、隣り合う２つの発光素子の間に相当する位置とにおける光強度との格差が緩和される。従って、発光素子の配列数を過剰に増やさなくても、発光素子の配列方向において光強度が急激に変化せず、発光素子の配列方向において連続した光強度分布を形成することができる。それ故、本発明に係る光学式位置検出装置によれば、対象物体で反射した光を受光した結果に基づいて、対象物体の位置を精度よく検出することができる。また、シート状光学部材は、仮想面に交差する方向には光を拡散させるパワーを有していないので、仮想面に交差する方向に光が不必要に広がることを防止することができる。それ故、シート状光学部材が仮想面内および仮想面に交差する方向の双方において光を拡散させるパワーを有している場合と違って、仮想面に沿う広い範囲にわたって光を十分な強度をもって出射することができる。それ故、仮想面に沿う方向の検出範囲が不必要に広がることを防止しながら、仮想面に沿う方向の対象物体の位置を検出することができる。
【００１９】
本発明において、前記位置検出部は、第１期間において前記複数の発光素子からの出射強度を前記配列方向の一方側に向かって減少させた際の前記受光部の受光強度と、前記第１期間と重ならない第２期間において前記複数の発光素子からの出射強度を前記配列方向の一方側に向かって増大させた際の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を検出する構成を採用することができる。
【００２０】
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が等しくなった際の前記第１期間における前記複数の発光素子での駆動電流値と前記第２期間における前記複数の発光素子での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構成を採用することができる。
【００２１】
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に用いることができ、かかる入力機能付き表示システムは、画像が表示される表示面を備えた表示装置を有し、前記表示面に沿う方向の前記対象物体の位置を前記光学式位置検出装置が検出した結果に基づいて前記画像が切り換えられる。
【００２２】
また、入力機能付き表示システムは、画像を投射する画像投射装置を有し、前記画像の投射方向と交差する方向における前記対象物体の位置を前記光学式位置検出装置が検出した結果に基づいて前記画像が切り換えられる構成を有していてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【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の説明図である。
【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】本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置の光源部に用いたレンズフィルムの部分拡大図である。
【図４】図３に示すレンズフィルムの機能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の制御系の説明図である。
【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受発光ユニットから出射される検出光の説明図である。
【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位置検出原理の説明図である。
【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対象物体のＸＹ座標データを取得する原理の説明図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置で用いたレンズフィルムの効果を示すグラフである。
【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光源部の説明図である。
【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光源部の説明図である。
【図１２】本発明の実施の形態３に係る光学式位置検出装置においてレンズフィルムと発光素子の光軸とがなす角度を変えた場合の光強度−角度特性を示すグラフである。
【図１３】本発明の実施の形態４に係る光学式位置検出装置の光源部の説明図である。
【図１４】本発明の実施の形態５に係る光学式位置検出装置の光源部の説明図である。
【図１５】本発明に係る光学式位置検出装置の光源部の他の構成例を示す説明図である。
【図１６】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１７】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／入力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】
【００２４】
以下に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側とし、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。
【００２５】
［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の説明図である。図１（ａ）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であり、図１（ｂ）は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。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を有している。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。
【００２６】
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面）に沿って検出光Ｌ２を放射状に出射する光源部１２と、検出空間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とを備えており、光源部１２は、後述する光源駆動部５１とともに光源装置２０を構成している。
【００２７】
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）を備えている。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空間１０Ｒに向く第１受光部１３Ａおよび第２受光部１３Ｂを備えている。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。
【００２８】
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とは受発光ユニット１５（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とは受発光ユニット１５（第２受発光ユニット１５Ｂ）として一体化されている。
【００２９】
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とは異なる期間において動作する。従って、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が出射された際に、第１受光部１３Ａは、検出空間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期間において、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。
【００３０】
（受発光ユニット）
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１５の説明図である。なお、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いる。このため、第１光源部１２Ａおよび第２光源部１２Ｂは同一の構成を有し、第１受光部１３Ａおよび第２受光部１３Ｂは同一の構成を有している。従って、第１受発光ユニット１５Ａの構成を説明して、第２受発光ユニット１５Ｂの説明を省略する。
【００３１】
図２に示すように、第１受発光ユニット１５Ａの第１光源部１２Ａは、複数の発光素子１２０と、複数の発光素子１２０が実装された帯状のフレキシブル基板１８０と、長さ方向（円周方向）で湾曲した形状をもって延在する凸曲面１５５を備えた扇形形状のホルダー１５０とを備えている。また、図２に一点鎖線で示すように、発光素子１２０の光軸方向の出射側には、図３および図４を参照して後述するレンズフィルム１９０（シート状光学部材）を備えている。
【００３２】
本形態では、フレキシブル基板１８０として、帯状の第１フレキシブル基板１８１と、第１フレキシブル基板１８１に対して幅方向（Ｚ軸方向）で並列する帯状の第２フレキシブル基板１８２とを備えている。第１フレキシブル基板１８１には、その長さ方向に、複数の発光素子１２０として、８つの第１発光素子１２１が実装されており、第２フレキシブル基板１８２には、その長さ方向に、複数の発光素子１２０として、８つの第２発光素子１２２が実装されている。発光素子１２０にはいずれも、ＬＥＤ（発光ダイオード）が用いられている。ＬＥＤはピーク波長が８４０〜１０００ｎｍに位置する赤外光からなる出射光Ｌ１を発散光として出射する。
【００３３】
ホルダー１５０は、第１ホルダー１５１と第２ホルダー１５２とがＺ軸方向で重ねられた構造になっており、第１ホルダー１５１と第２ホルダー１５２とはＺ軸方向で互いに対称な構成を有している。第１ホルダー１５１は、凸曲面１５５の下半部を構成する円弧状の凸曲面１５５ａと、凸曲面１５５ａにおいて第２ホルダー１５２が位置する側とは反対側の端部で凸曲面１５５ａから突出する扇形形状の鍔部１５６ａを備えている。第２ホルダー１５２は、凸曲面１５５の上半部を構成する円弧状の凸曲面１５５ｂと、凸曲面１５５ｂにおいて第１ホルダー１５１が位置する側とは反対側の端部で凸曲面１５５ｂから突出する扇形形状の鍔部１５６ｂを備えている。
【００３４】
凸曲面１５５ａには第１フレキシブル基板１８１が重ねて配置されており、これにより、８つの第１発光素子１２１は、凸曲面１５５ａの円弧に沿って一定間隔で放射状に配置されている。すなわち、第１発光素子１２１は、第１発光素子１２１の光軸に交差する方向に複数配列されており、本形態において、第１発光素子１２１は曲線上に配置されている。また、凸曲面１５５ｂには第２フレキシブル基板１８２が重ねて配置されており、これにより、８つの第２発光素子１２２は、凸曲面１５５ｂの円弧に沿って一定間隔で放射状に配置されている。すなわち、第２発光素子１２２も、第１発光素子１２１と同様、第２発光素子１２２の光軸に交差する方向に複数配列されており、本形態において、第２発光素子１２２は曲線上に配置されている。
【００３５】
ここで、鍔部１５６ａ、１５６ｂは、Ｚ軸方向における検出光Ｌ２の出射範囲を制限している。また、第１フレキシブル基板１８１と第２フレキシブル基板１８２とによってＺ軸方向で挟まれた部分は、対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ２ｂ（反射光Ｌ３）の入射部１４８となっている。入射部１４８の奥には、第１受光部１３Ａの受光素子１３０が配置されている。受光素子１３０は、例えば、フォトダイオードやフォトトランジスターであり、本形態においては、赤外域に感度ピークを備えたフォトダイオードである。なお、第２受発光ユニット１５Ｂは、第１受発光ユニット１５Ａと同一の構成を有している。
【００３６】
（レンズフィルム１９０の構成）
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１０の光源部１２に用いたレンズフィルムの部分拡大図である。図４は、図３に示すレンズフィルムの機能を示す説明図であり、図４（ａ）、（ｂ）は、レンズフィルムによって光を拡散させる様子を示す説明図であり、図４（ｃ）は、発光素子の光軸に直交するようにレンズフィルムを配置した場合における検出光の光強度−角度特性を示すグラフである。なお、図４（ｃ）では、光軸方向を０°としてある。
【００３７】
図２に示すように、第１光源部１２Ａは、発光素子１２０の光軸方向の出射側にレンズフィルム１９０を備えている。本形態では、レンズフィルム１９０として、第１発光素子１２１の光軸方向の出射側に配置されたレンズフィルム１９６と、第２発光素子１２２の光軸方向の出射側に配置されたレンズフィルム１９７とを備えている。レンズフィルム１９６は、第１発光素子１２１の配列方向に沿って円弧形状に曲げられた状態で配置され、レンズフィルム１９７は、第２発光素子１２２の配列方向に沿って円弧形状に曲げられた状態で配置されている。
【００３８】
この状態で、レンズフィルム１９６は、複数の第１発光素子１２１の各々の光軸と直交しており、図４を参照して後述するように、複数の第１発光素子１２１の各々から出射された光（出射光Ｌ１）を第１発光素子１２１の配列方向に拡散させて検出光Ｌ２として出射する。また、レンズフィルム１９７は、複数の第２発光素子１２２の各々の光軸と直交しており、図４を参照して後述するように、複数の第２発光素子１２２の各々から出射された光（出射光Ｌ１）を第２発光素子１２２の配列方向に拡散させて検出光Ｌ２として出射する。
【００３９】
より具体的には、図３に示すように、レンズフィルム１９０（レンズフィルム１９６およびレンズフィルム１９７）は、一方面１９０ｓにおいて、Ｚ軸方向に軸方向を向けた複数のシリンドリカルレンズ１９３が軸方向に直交する方向に配列された可撓性のシート体であり、複数のシリンドリカルレンズ１９３は、フィルム状の基材部分１９８で繋がっている。また、レンズフィルム１９０の他方面１９０ｔは、平坦面あるいは光散乱用の微細な凹部が形成された面になっている。シリンドリカルレンズ１９３のレンズ面１９３ａは、凸面となっており、レンズフィルム１９０の面内方向（シリンドリカルレンズ１９３の配列方向）に正のパワーを有している一方、シリンドリカルレンズ１９３の軸方向にはパワーを有していない。また、シリンドリカルレンズ１９３は微細なものであり、その幅寸法は１０μｍ〜２０μｍである。従って、レンズフィルム１９０を図２および図４（ｂ）に示すように配置すると、シリンドリカルレンズ１９３は、発光素子１２０が配列されている方向に並ぶことになる。それ故、複数の発光素子１２０の各々から出射された光（出射光Ｌ１）は、レンズフィルム１９０の複数のシリンドリカルレンズ１９３を通過する際、発光素子１２０の配列方向に拡散し、検出光Ｌ２として出射することになる。
【００４０】
より具体的には、図４（ａ）に示すように、レンズフィルム１９０を用いない場合、発光素子１２０からの出射光Ｌ１は、断面円形のビームとして出射されるが、図４（ｂ）に示すように、レンズフィルム１９０を配置すると、発光素子１２０からの出射光Ｌ１は、レンズフィルム１９０によって、シリンドリカルレンズ１９３の配列方向（発光素子１２０の配列方向／ＸＹ面内方向）において発散角が拡大された検出光Ｌ２として出射される。但し、レンズフィルム１９０を配置しても、シリンドリカルレンズ１９３の軸方向（Ｚ軸方向）では、発光素子１２０からの出射光Ｌ１の発散角は拡大されることはない。
【００４１】
従って、レンズフィルム１９０を通過した検出光Ｌ２は、シリンドリカルレンズ１９３の配列方向に長軸を向けた断面楕円のビームである。かかる断面楕円のビームにおいて、短軸方向の寸法は、図４（ａ）に示すビーム径と同様であり、長軸方向の寸法は、図４（ａ）に示すビーム径より大である。それ故、レンズフィルム１９０を通過した検出光Ｌ２のシリンドリカルレンズ１９３の軸方向（Ｚ軸方向）における強度と角度との関係は、図４（ｃ）に点線Ｌｚで示す通りであり、シリンドリカルレンズ１９３の配列方向（ＸＹ面内方向）における強度と角度との関係は、図４（ｃ）に実線Ｌｘｙで示す通りである。
【００４２】
従って、図５〜図８を参照して以下に説明するように、対象物体Ｏｂの位置を検出するための光強度分布を形成した際、図９を参照して後述するように、発光素子１２０の配列方向で光強度が連続的に変化し、光強度が急激に変化することはない。
【００４３】
（制御系）
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の制御系の説明図である。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において受発光ユニット１５から出射される検出光Ｌ２の説明図であり、図６（ａ）、（ｂ）は、第１期間の第１点灯動作時に検出光Ｌ２が出射される様子を示す説明図、および第２期間の第２点灯動作時に検出光Ｌ２が出射される様子を示す説明図である。
【００４４】
図５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、制御用ＩＣ７０に電気的に接続されており、制御用ＩＣ７０は上位の制御装置６０に電気的に接続されている。
【００４５】
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発光素子１２１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２発光素子１２２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は発光素子１２０を駆動するための光源駆動部５１を構成している。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。
【００４６】
光源駆動部５１は、複数の発光素子１２０を駆動制御する際に、第１フレキシブル基板１８１に実装されている複数の第１発光素子１２１と、第２フレキシブル基板１８２に実装されている複数の第２発光素子１２２とを重ならない期間において点灯させる。その際、複数の第１発光素子１２１を全て点灯させ、複数の第２発光素子１２２を全て消灯させる第１期間の第１点灯動作では、第１駆動電流バランス調整回路７９１によって、複数の第１発光素子１２１に対する駆動電流を一方側の端部１８１ａの側から他方側の端部１８１ｂに向かって減少させる。これにより、図６（ａ）に出射強度の高低を矢印Ｐａで示すように、第１フレキシブル基板１８１の長さ方向の一方側の端部１８１ａが位置する側から他方側の端部１８１ｂが位置する側に向かって第１発光素子１２１の出射強度を減少させる。従って、検出空間１０Ｒに出射される検出光Ｌ２の第１光強度分布ＬＩＤ１は、第１フレキシブル基板１８１の長さ方向の一方側の端部１８１ａが位置する角度方向では光強度が高く、そこから、他方側の端部１８１ｂが位置する角度方向に向かって光強度が連続的に低くなる。
【００４７】
これに対して、第１期間と重ならない第２期間の第２点灯動作では、複数の第２発光素子１２２を全て点灯させ、複数の第１発光素子１２１を全て消灯させる。より具体的には、第２駆動電流バランス調整回路７９２によって、複数の第２発光素子１２２に対する駆動電流を他方側の端部１８２ｂの側から一方側の端部１８２ａに向かって減少させる。これにより、図６（ｂ）に出射強度の高低を矢印Ｐｂで示すように、第２フレキシブル基板１８２の長さ方向の他方側の端部１８２ｂが位置する側から一方側の端部１８２ａが位置する側に向かって第２発光素子１２２の出射強度を減少させる。従って、検出空間１０Ｒに出射される検出光Ｌ２の第２光強度分布ＬＩＤ２は、第２フレキシブル基板１８２の長さ方向の他方側の端部１８２ｂが位置する角度方向では光強度が高く、そこから、一方側の端部１８２ａが位置する角度方向に向かって光強度が連続的に低くなる。
【００４８】
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おり、光源駆動部５１は第２受発光ユニット１５Ｂの第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点灯動作を行わせて第２光強度分布ＬＩＤ２を形成させる。また、光源駆動部５１は、第２受発光ユニット１５Ａの第１光源部１２Ａの第１点灯動作（第１期間）および第２点灯動作（第２期間）の後に、第２受発光ユニット１５Ｂの第２光源部１２Ｂの第１点灯動作（第１期間）および第２点灯動作（第２期間）を行なわせる。
【００４９】
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を制御して発光素子１２０に供給する駆動パルスの駆動電流値を調整する調整量算出部７４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。
【００５０】
次に、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。
【００５１】
ここで、本形態の光学式位置検出装置１０は、受発光ユニット１５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を有しているので、座標データ取得部５５は、第１受発光ユニット１５Ａ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受発光ユニット１５Ｂ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。
【００５２】
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。
【００５３】
（対象物体の位置検出動作）
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における位置検出原理の説明図であり、図７（ａ）、（ｂ）は、光強度分布の説明図、および対象物体Ｏｂ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において対象物体ＯｂのＸＹ座標データを取得する原理の説明図である。なお、図７では、光源部１２から出射される検出光Ｌ２の照射範囲の中央（受光部１３の正面）に相当する角度方向を０°としてある。
【００５４】
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の出射角度方向と、検出光Ｌ２の強度とは、図７（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の出射角度方向と、検出光Ｌ２の強度とは、図７（ａ）に線Ｅ２で示す直線関係にある。ここで、図７（ｂ）および図８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での受光強度と、第２光強度分布ＬＩＤ２を形成した際の第１受光部１３Ａでの受光強度を比較して、強度ＩＮＴａ、ＩＮＴｂの関係を求めれば、図７（ｂ）および図８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。
【００５５】
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での受光強度と、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での受光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。
【００５６】
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。
【００５７】
より具体的には、まず、図５に示す制御用ＩＣ７０の光源駆動部５１は、第１期間では第１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１光強度分布ＬＩＤ１を形成した後、第２期間では第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５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。
【００５８】
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５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。
【００５９】
かかる動作を第２光源部１２Ｂにおいても行えば、図５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５に示す座標データ確定部５５３は、第１受光部１３Ａと第２受光部１３Ｂの間の距離ＤＳに基づいて第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。
【００６０】
（レンズフィルム１９０による光強度分布の補正）
図９は、本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置１０で用いたレンズフィルム１９０の効果を示すグラフであり、図９（ａ）、（ｂ）は、レンズフィルム１９０を用いない場合の光強度分布を示すグラフ、およびレンズフィルム１９０を用いた場合の光強度分布を示すグラフである。
【００６１】
図９に示すグラフにおいて、縦軸は光強度を示しており、横軸は光源部１２から出射角度範囲の中心を０°とした場合の角度を示している。従って、第１光強度分布ＬＩＤ１を形成した際、第１フレキシブル基板１８１の長さ方向の一方側の端部１８１ａが位置する角度方向では光強度が高く、そこから、他方側の端部１８１ｂが位置する角度方向に向かって光強度が低くなっている。かかる光強度分布を形成するにあたって、本形態では、図３および図４を参照して説明したレンズフィルム１９０を用いているため、発光素子１２０の数を過度に増やさなくても、発光素子１２０の光軸上に相当する位置と、隣り合う発光素子１２０と発光素子１２０の間に相当する位置とにおいて光強度が急激に変化しない。それ故、光強度分布を好適に形成することができる。
【００６２】
より具体的には、レンズフィルム１９０を用いずに、図６および図７を参照して説明した光強度分布を形成した場合には、図９（ａ）に示すように、光強度分布は、各発光素子１２０からの出射光Ｌ１の強度（線Ｌ９１で示す強度）をそのまま合成した結果（線Ｌ９で示す結果）となる。このため、光強度分布を形成した際、発光素子１２０の光軸上に相当する位置における光強度が、隣り合う発光素子１２０の間に相当する位置における光強度と比較して著しく大きくなってしまうため、上記の原理に基づいて対象物体Ｏｂの位置を検出した際、検出誤差が大きくなってしまう。
【００６３】
これに対して、本形態では、レンズフィルム１９０を用いたため、図６および図７を参照して説明した光強度分布を形成した際、複数の発光素子１２０からの出射光Ｌ１が各々、レンズフィルム１９０によって発光素子１２０の配列方向に拡散される。このため、隣り合う発光素子１２０から出射された光（出射光Ｌ１）は、レンズフィルム１９０を通過すると、互いの重なりが大となる検出光Ｌ２となる。従って、複数の発光素子１２０から出射された検出光Ｌ２を合成すると、図９（ｂ）に線Ｌ１１で示すように、発光素子１２０の光軸上に相当する位置における光強度と、隣り合う発光素子１２０の間に相当する位置における光強度との差が小さく、強度が連続して変化する光強度分布が形成されることになる。それ故、上記の原理に基づいて対象物体Ｏｂの位置を検出した際、検出精度が高い。
【００６４】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の光源部１２（光源装置）および光学式位置検出装置１０では、複数の発光素子１２０を発光素子１２０の光軸に交差する方向に配列したため、光軸方向と配列方向とによって規定されるＸＹ面（仮想面）に沿う広い範囲にわたって検出光Ｌ２を十分な強度をもって出射することができる。それ故、ＸＹ面に沿う広い範囲にわたって対象物体ＯｂのＸＹ座標を検出することができる。
【００６５】
また、複数の発光素子１２０の光軸方向の出射側には、レンズフィルム１９０（シート状光学部材）が配置されており、かかるレンズフィルム１９０は、ＸＹ面内方向における発光素子１２０からの出射光Ｌ１の発散角を拡大させるパワーを備えている。このため、隣り合う発光素子１２０から出射された光同士の重なりが大である。従って、検出空間１０Ｒでは、発光素子１２０の光軸上に相当する位置と、隣り合う２つの発光素子の間に相当する位置とにおける光強度との格差が緩和されるので、発光素子１２０の配列数を過剰に増やさなくても、発光素子１２０の配列方向において光強度が急激に変化しない。それ故、検出空間１０Ｒの一方側から他方側に向かって強度が連続して単調に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）を形成することができる。それ故、光強度分布を形成した際に対象物体Ｏｂで反射した光（反射光Ｌ３）を受光した結果に基づいて、対象物体ＯｂのＸＹ座標を精度よく検出することができる。
【００６６】
また、レンズフィルム１９０は、Ｚ軸方向には光を拡散させるパワーを有していないので、Ｚ軸方向に検出光Ｌ２が不必要に広がることを防止することができ、その分、ＸＹ面に沿う広い範囲にわたって検出光Ｌ２を十分な強度をもって出射することができる。さらに、レンズフィルム１９０は、Ｚ軸方向に検出光Ｌ２を不必要に広げることがないので、Ｚ軸方向の所定の範囲内に限定した状態で対象物体ＯｂのＸＹ座標を検出することができる。
【００６７】
また、複数の発光素子１２０は、曲線上に配列されているため、複数の発光素子１２０を互いに近接させた場合でも、広い角度範囲にわたって、検出光Ｌ２を十分な強度をもって出射することができる。さらに、レンズフィルム１９０は可撓性を有しているため、発光素子１２０が曲線上に配列されている場合でも、発光素子１２０が配置されている曲線に合わせて、帯状に延在するレンズフィルム１９０を湾曲させることができる。それ故、光源部１２を構成する際、レンズフィルム１９０を配置するのに多大な手間を必要としない。
【００６８】
［実施の形態１の変形例］
実施の形態１では、レンズフィルム１９０として、第１発光素子１２１および第２発光素子１２２の各々に別体のレンズフィルム１９６、１９７を設けたが、第１発光素子１２１および第２発光素子１２２に共通のレンズフィルム１９０を設けてもよい。
【００６９】
また、実施の形態１では、複数の発光素子１２０に、発光素子１２０の配列方向に延在する帯状のレンズフィルム１９０を設けたが、発光素子１２０の数に対応する枚数のレンズフィルム１９０を複数の発光素子１２０の各々に１対１で対応するように配置してもよい。
【００７０】
［実施の形態２］
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の光源部１２の説明図であり、図１０（ａ）、（ｂ）は、レンズフィルム１９０の説明図、および光源部１２から出射される検出光Ｌ２の光強度分布（第１光強度分布ＬＩＤ１）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。
【００７１】
実施の形態１では、発光素子１２０に１枚のレンズフィルム１９０を設けたが、本形態では、図１０（ａ）に示すように、レンズフィルム１９０（シート状光学部材）として、第１レンズフィルム１９１（第１シート状光学部材）と、第１レンズフィルム１９１に対して光軸方向後側（発光素子１２０とは反対の側）に配置された第２レンズフィルム１９２（第２シート状光学部材）とが設けられている。ここで、第１レンズフィルム１９１および第２レンズフィルム１９２は、いずれも発光素子１２０の配列方向に沿って曲線状に湾曲して配置されている。
【００７２】
かかる構成によれば、第１レンズフィルム１９１によって、発光素子１２０の光軸上に相当する位置と、隣り合う２つの発光素子の間に相当する位置とにおける光強度との格差を圧縮した後、第２レンズフィルム１９２によって、発光素子１２０の光軸上に相当する位置と、隣り合う２つの発光素子の間に相当する位置とにおける光強度との格差をさらに圧縮することができる。このため、図１０（ｂ）に実線Ｌ１２で示すように、検出空間１０Ｒには、実施の形態１よりも強度の起伏が小さな光強度分布（第１光強度分布ＬＩＤ１および第２光強度分布ＬＩＤ２）が形成されることになる。また、レンズフィルム１９０を３枚以上設けると、レンズフィルム１９０に起因する光強度の低下が大となるが、本形態では、２枚のレンズフィルム１９０を用いるため、光強度の低下を最小限に抑えることができる。それ故、ＸＹ面（仮想面）に沿う広い範囲にわたって検出光Ｌ２を十分な強度をもって出射することができるので、ＸＹ面に沿う広い範囲にわたって対象物体ＯｂのＸＹ座標を検出することができる。
【００７３】
［実施の形態２の変形例］
実施の形態２では、第１発光素子１２１および第２発光素子１２２の各々に別体のレンズフィルム１９０を設けてもよく、また、第１発光素子１２１および第２発光素子１２２に共通のレンズフィルム１９０を設けてもよい。また、発光素子１２０の数に対応する枚数のレンズフィルム１９０を複数の発光素子１２０の各々に１対１で対応するように配置してもよい。
【００７４】
［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の光源部１２の説明図であり、図１１（ａ）、（ｂ）は、レンズフィルム１９０の説明図、および光源部１２から出射される検出光Ｌ２の光強度分布（第１光強度分布ＬＩＤ１）を示す説明図である。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においてレンズフィルム１９０と発光素子１２０の光軸とがなす角度を変えた場合の光強度−角度特性を示すグラフであり、図１２には、レンズフィルム１９０と発光素子１２０の光軸とが直交している場合の特性を実線Ｌ５１で示し、レンズフィルム１９０と発光素子１２０の光軸との交差角が３０°の場合の特性を点線Ｌ５２で示してある。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。
【００７５】
実施の形態１では、レンズフィルム１９０と発光素子１２０の光軸とを直交させたが、本形態では、図１１（ａ）に示すように、レンズフィルム１９０を発光素子１２０の光軸に対して斜めに配置してある。このようにレンズフィルム１９０と発光素子１２０の光軸とを斜交させると、図１２に実線Ｌ５１で示すように、レンズフィルム１９０と発光素子１２０の光軸とが直交している場合と違って、発光素子１２０の光軸方向（０°）に対して、検出光Ｌ２の光強度分布および出射範囲を非対称とすることができ、発光素子１２０からの検出光Ｌ２の光傾斜勾配特性を調整することができる。
【００７６】
そこで、本形態では、図１１（ａ）に示すように、発光素子１２０の数に対応する枚数のレンズフィルム１９０を複数の発光素子１２０の各々に１対１で対応するように配置するとともに、隣り合う発光素子１２０の光軸に対してはレンズフィルム１９０が逆方向に傾くように配置してある。このため、図１１（ｂ）に線Ｌ１３１で示すように、隣り合う発光素子１２０から出射される検出光Ｌ２の強度分布が逆向きとなる。従って、２つの発光素子１２０から出射された光の強度を合成すると、光強度分布がより連続した形態となる。それ故、全ての発光素子１２０から出射された光の強度を合成すると、図１１（ｂ）に実線Ｌ１３で示すように、光強度分布がより連続した形態となり、リニアリティが向上する。また、光強度分布の勾配が大となるため、対象物体Ｏｂの位置を精度よく検出できる。
【００７７】
［実施の形態３の変形例］
実施の形態３では、第１発光素子１２１および第２発光素子１２２の各々に別体のレンズフィルム１９０を設けてもよく、また、第１発光素子１２１および第２発光素子１２２に共通のレンズフィルム１９０を設けてもよい。また、実施の形態３では、発光素子１２０の数に対応する枚数のレンズフィルム１９０を複数の発光素子１２０の各々に１対１で対応するように配置したが、発光素子１２０の配列方向に延在するレンズフィルム１９０を折り曲げて、レンズフィルム１９０を発光素子１２０の光軸に対して斜めに配置してもよい。
【００７８】
［実施の形態４］
図１３は、本発明の実施の形態４に係る光学式位置検出装置１０の光源部１２の説明図であり、図１３（ａ）、（ｂ）は、レンズフィルム１９０の説明図、および光源部１２から出射される検出光Ｌ２の光強度分布（第１光強度分布ＬＩＤ１）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。
【００７９】
図１３（ａ）に示すように、本形態でも、実施の形態３と同様、レンズフィルム１９０を発光素子１２０の光軸に対して斜めに配置してある。但し、本形態では、実施の形態３と違って、レンズフィルム１９０を発光素子１２０の配列方向において発光素子１２０の光軸に対して同一の方向に傾けてあり、レンズフィルム１９０と発光素子１２０の光軸とが成す角度は、いずれの発光素子１２０においても同一である。ここで、図１３（ａ）には、発光素子１２０のうち、第１発光素子１２１を図示してあるため、レンズフィルム１９０は、発光素子１２０の光軸に対して直交する位置から、第１フレキシブル基板１８１の一方側の端部１８１ａが位置する側（駆動電流が大の側／出射強度が大の側）に傾いている。なお、第２発光素子１２２に対しては、レンズフィルム１９０を逆方向に傾けることになる。
【００８０】
かかる構成によれば、図１３（ｂ）に線Ｌ１４１で示すように、複数の発光素子１２０から出射される検出光Ｌ２の強度分布が一方方向に傾くことになる。このため、複数の発光素子１２０から出射された光の強度を合成すると、実線Ｌ１４で示すように、光強度分布がより連続した形態となるとともにリニアリティが向上する。また、光強度分布の勾配が大となるため、対象物体Ｏｂの位置を精度よく検出できる。
【００８１】
［実施の形態４の変形例］
実施の形態４では、発光素子１２０の数に対応する枚数のレンズフィルム１９０を複数の発光素子１２０の各々に１対１で対応するように配置したが、発光素子１２０の配列方向に延在するレンズフィルム１９０を折り曲げて、レンズフィルム１９０を発光素子１２０の光軸に対して斜めに配置してもよい。
【００８２】
［実施の形態５］
図１４は、本発明の実施の形態５に係る光学式位置検出装置１０の光源部１２の説明図である。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。
【００８３】
図１４に示すように、本形態でも、実施の形態４と同様、レンズフィルム１９０を発光素子１２０の光軸に対して斜めに配置してあり、レンズフィルム１９０を発光素子１２０の配列方向において発光素子１２０の光軸に対して同一の方向に傾けてある。但し、本形態では、レンズフィルム１９０と発光素子１２０の光軸とが成す角度は、発光素子１２０の配列方向で単調に変化している。ここで、図１４には、発光素子１２０のうち、第１発光素子１２１を図示してあるため、レンズフィルム１９０は、発光素子１２０の光軸に対して直交する位置から、第１フレキシブル基板１８１の一方側の端部１８１ａが位置する側（駆動電流が大の側／出射強度が大の側）に傾いている。また、レンズフィルム１９０は、発光素子１２０の光軸に対して直交する位置から、第１フレキシブル基板１８１の一方側の端部１８１ａが位置する側で（駆動電流が大の側／出射強度が大の側）で大きく傾いており、他方側の端部１８１ｂが位置する側で（駆動電流が小の側／出射強度が小の側）では小さく傾いている。このため、交差角θαは、第１フレキシブル基板１８１の一方側の端部１８１ａから他方側の端部１８１ｂに向けて単調に減少している。なお、第２発光素子１２２に対しては、レンズフィルム１９０を逆方向に傾けることになる。
【００８４】
かかる構成によれば、複数の発光素子１２０から出射される検出光Ｌ２の強度分布が一方方向に傾くことになるため、複数の発光素子１２０から出射された光の強度を合成すると、光強度分布がより連続した形態となるとともにリニアリティが向上する。また、光強度分布の勾配が大となるため、対象物体Ｏｂの位置を精度よく検出できる。
【００８５】
［実施の形態５の変形例］
実施の形態５では、発光素子１２０の数に対応する枚数のレンズフィルム１９０を複数の発光素子１２０の各々に１対１で対応するように配置したが、発光素子１２０の配列方向に延在するレンズフィルム１９０を折り曲げて、レンズフィルム１９０を発光素子１２０の光軸に対して斜めに配置してもよい。
【００８６】
［光源部１２の他の構成例］
図１５は、本発明に係る光学式位置検出装置の光源部の他の構成例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図示し、それらの説明を省略する。
【００８７】
上記実施の形態では、第１点灯動作では第１発光素子１２１を点灯させ、第２点灯動作では第２発光素子１２２を点灯させたが、本形態では、図１５に示すように、第１受発光ユニット１５Ａの第１光源部１２Ａ、および第２受発光ユニット１５Ｂの第２光源部１２Ｂのいずれにおいても、１系統の発光素子１２０のみが用いられている。その他の構成は実施の形態１と同様である。
【００８８】
かかる構成でも、第１点灯動作時と第２点灯動作時において発光素子１２０に供給する駆動電流を変えれば、実施の形態１と同様な原理で対象物体Ｏｂの位置（ＸＹ座標）を検出することができる。すなわち、第１点灯動作では、複数の発光素子１２０に対する駆動電流をフレキシブル基板１８０の長さ方向の一方側の端部の側から他方側の端部に向かって減少させる。これにより、図６（ａ）に出射強度の高低を矢印Ｐａで示すように、フレキシブル基板１８０の長さ方向の一方側の端部が位置する側から他方側の端部が位置する側に向かって発光素子１２０の出射強度を減少する。従って、検出空間１０Ｒに出射される検出光Ｌ２の第１光強度分布ＬＩＤ１では、フレキシブル基板１８０の長さ方向の一方側の端部が位置する角度方向では光強度が高く、そこから、他方側の端部が位置する角度方向に向かって光強度が連続的に低くなる。また、第２点灯動作では、複数の発光素子１２０に対する駆動電流をフレキシブル基板１８０の長さ方向の他方側の端部の側から一方側の端部に向かって減少させる。これにより、図６（ｂ）に出射強度の高低を矢印Ｐｂで示すように、フレキシブル基板１８０の長さ方向の他方側の端部が位置する側から一方側の端部が位置する側に向かって発光素子１２０の出射強度を減少させる。従って、検出空間１０Ｒに出射される検出光Ｌ２の第２光強度分布ＬＩＤ２では、フレキシブル基板１８０の長さ方向の他方側の端部が位置する角度方向では光強度が高く、そこから、一方側の端部が位置する角度方向に向かって光強度が連続的に低くなる。従って、上記実施の形態１と同様な原理により対象物体Ｏｂの位置を検出することができる。
【００８９】
かかる構成の光学式位置検出装置１０でもレンズフィルム１９０を用いれば、第１光強度分布ＬＩＤ１および第２光強度分布ＬＩＤ２の光強度分布を単調変化に近づけることができる。その際、本形態では、共通の発光素子１２０で第１光強度分布ＬＩＤ１および第２光強度分布ＬＩＤ２を形成するため、レンズフィルム１９０については、実施の形態１、２、３で説明した構成を採用することになる。
【００９０】
［他の実施の形態の形態］
上記実施の形態では、２つの光源部（第１光源部１２Ａおよび第２光源部１２Ｂ）を用いたが、１つの光源部１２を用いて対象物体Ｏｂの位置を検出してもよい。また、上記実施の形態では、検出光Ｌ２の放射中心位置に受光部１３を設けたが、他の箇所に受光部１３を設けてもよく、２つの光源部１２に対して共通の受光部１３を設けてもよい。
【００９１】
また、シート状光学部材としては、レンズフィルム１９０に代えて、これらと同様な特性を備えるホログラム素子を用いてもよい。
【００９２】
［位置検出システムの構成例］
（位置検出システムの具体例１）
図１６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１５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。
【００９３】
上記実施の形態に係る位置検出システム１においては、図１６に示すように、視認面構成部材４０として画像表示装置１１０を用い、かかる画像表示装置１１０に、図１〜図１５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、画像表示装置１１０は、直視型画像表示装置や、視認面構成部材４０をスクリーンとする背面型投射型画像表示装置である。
【００９４】
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、画像表示装置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。
【００９５】
（位置検出システムの具体例２）
図１７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１７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１５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。
【００９６】
図１７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。
【００９７】
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。
【００９８】
なお、光学式位置検出装置１０とスクリーン８０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。
【００９９】
（位置検出システムの他の具体例）
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。
【０１００】
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】
【０１０１】
１・・位置検出システム、１０・・光学式位置検出装置、１０Ｒ・・検出空間、１２、１２Ａ、１２Ｂ・・光源部（光源装置）、１３、１３Ａ、１３Ｂ・・受光部、１５、１５Ａ、１５Ｂ・・受発光ユニット、２０・・光源装置、４０・・視認面構成部材、５０・・位置検出部、５１・・光源駆動部、１００・・入力機能付き表示システム、１１０・画像表示装置、１２０・・発光素子、１２１・・第１発光素子、１２２・・第２発光素子、１３０・受光素子、１９０、１９６・１９７・・レンズフィルム（シート状光学部材）、１９１・・第１レンズフィルム（第１シート状光学部材）、１９２・・第２レンズフィルム（第２シート状光学部材）、１９３・・シリンドリカルレンズ、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】
2013003076.tif 000003
【図２】
2013003076.tif 000004
【図３】
2013003076.tif 000005
【図５】
2013003076.tif 000006
【図６】
2013003076.tif 000007
【図７】
2013003076.tif 000008
【図８】
2013003076.tif 000009
【図９】
2013003076.tif 000010
【図１０】
2013003076.tif 000011
【図１１】
2013003076.tif 000012
【図１２】
2013003076.tif 000013
【図１３】
2013003076.tif 000014
【図１４】
2013003076.tif 000015
【図１５】
2013003076.tif 000016
【図１６】
2013003076.tif 000017
【図１７】
2013003076.tif 000018
【図４】
2013003076.tif 000019