位置検出装置および入力機能付き表示システム
【課題】対象物体の位置を広い範囲にわたって精度よく光学的に検出することのできる位置検出装置、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】位置検出装置１０において、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）を形成するにあたって、外周側面ＬＧ３に光出射面ＬＧoutを備えて湾曲した形状のライトガイドＬＧと、ライトガイドＬＧの内周側面ＬＧ４において周方向の複数個所に設けられた光入射部ＬＧinの各々に配置された複数の発光素子１２０とを備えた光源部１２を用いる。複数の発光素子１２０から出射された検出光Ｌ２は、ライトガイドＬＧの内部で進行しながらライトガイドＬＧの外周側面ＬＧ３から出射し、光強度が連続して変化するとともに、光強度レベルが高い光強度分布をする。
【解決手段】位置検出装置１０において、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）を形成するにあたって、外周側面ＬＧ３に光出射面ＬＧoutを備えて湾曲した形状のライトガイドＬＧと、ライトガイドＬＧの内周側面ＬＧ４において周方向の複数個所に設けられた光入射部ＬＧinの各々に配置された複数の発光素子１２０とを備えた光源部１２を用いる。複数の発光素子１２０から出射された検出光Ｌ２は、ライトガイドＬＧの内部で進行しながらライトガイドＬＧの外周側面ＬＧ３から出射し、光強度が連続して変化するとともに、光強度レベルが高い光強度分布をする。
【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位置検出装置、および該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）。
【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
【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では、点光源から出射された検出光を利用するため、検出光の放射角度範囲自体が狭い。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。
【０００６】
そこで、本願発明者等は、図１５（ａ）に示すように、周方向に配置された複数の発光素子１２０での発光強度を一方側から他方側に向けて変化させることにより、検出光の光強度分布ＬＩＤを形成し、かかる光強度分布ＬＩＤを利用して対象物体の位置を検出する方式を検討している。すなわち、対象物体で反射した検出光の強度は、対象物体が位置する場所の光強度に対応するので、対象物体で反射した検出光が受光部で受光された際の強度を利用すれば、対象物体の位置を検出することができる。また、本願発明者等は、図１５（ｂ）に示すように、発光素子１２０から出射された検出光を湾曲した形状のライトガイドＬＴ内部で進行させながら、ライトガイドＬＴの外周側面から出射させ、その際に形成される光強度分布を利用して対象物体の位置を検出する方式を検討している。
【０００７】
かかる方式によれば、広い範囲にわたって検出光が出射されるという利点がある。しかしながら、図１５（ａ）に示す構成では、発光素子１２０が位置する角度方向での光強度が、隣り合う発光素子１２０の間に相当する角度方向での光強度に比して著しく大となってしまう。従って、光強度分布ＬＩＤにおいて光強度が連続して変化する状態にならないため、位置検出精度が低いという問題点がある。また、図１５（ｂ）に示す構成では、ライトガイドＬＴから出射される光強度が低いため、対象物体がライトガイドＬＴから離間している場合の位置検出精度が低いという問題点がある。なお、図１５（ａ）、（ｂ）に示す構成は、本願発明に対する参考例として開示したものであり、従来技術ではない。
【０００８】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、対象物体の位置を広い範囲にわたって精度よく光学的に検出することのできる位置検出装置、および該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】
【０００９】
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位置検出装置であって、第１期間に第１光強度分布を形成する第１検出光、および前記第１期間とは異なる第２期間に前記第１光強度分布と異なる第２光強度分布を形成する第２検出光を出射する光源部と、当該光源部を駆動する光源駆動部と、前記第１光強度分布および前記第２光強度分布が形成された空間に位置する前記対象物体により反射してきた前記第１検出光および前記第２検出光を受光する受光部と、前記第１期間における前記受光部の受光強度、および前記第２期間における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、を有し、前記光源部は、外周側面に光出射面を備えて湾曲した形状のライトガイドと、該ライトガイドの内周側面において周方向の複数個所に設けられた光入射部の各々に配置された複数の発光素子と、を備えていることを特徴とする。
【００１０】
本発明では、発光素子から出射された検出光は、湾曲したライトガイドの内部を進行しながらライトガイドの外周側面から出射するため、光強度分布が広い範囲にわたって形成される。また、光強度分布が形成された空間（検出対象空間）に位置する対象物体で反射した際、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。また、本形態では、第１期間に第１光強度分布を形成し、第１期間とは異なる第２期間に第１光強度分布と異なる第２光強度分布を形成する。このため、位置検出部は、第１期間における受光部の受光強度、および第２期間における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。ここで、光源部は、複数の発光素子を備えており、かかる複数の発光素子から出射された検出光は、ライトガイドの内部で進行しながらライトガイドの外周側面から出射させるため、光強度分布において光強度が連続して変化する。また、複数の発光素子から出射された検出光を利用するため、ライトガイドから出射される光強度が強い。従って、ライトガイドから離間するような位置でも対象物体の位置を高い精度で検出することができるので、広い範囲にわたって対象物体の位置を高い精度で検出することができる。
【００１１】
本発明において、前記ライトガイドの内周側面には、当該ライトガイドの周方向に向く一方の側面が前記光入射部とされた楔状の突部が周方向の複数個所に設けられ、前記複数の発光素子は各々、前記ライトガイドの周方向に出射光軸を向け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検出光は、ライトガイドの内部を効率よく周方向に進行するため、比較的少ない数の発光素子で、ライトガイドの周方向の全体にわたって光強度が連続して変化する光強度分布を形成することができる。
【００１２】
本発明において、前記第１光強度分布では、前記ライトガイドの一方端側から他方端側に向けて強度が減少し、前記第２光強度分布では、前記ライトガイドの他方端側から一方端側に向けて強度が減少していることが好ましい。かかる構成によれば、湾曲した形状のライトガイドの周方向で光強度を単調変化させればよいので、光強度が連続して変化する光強度分布を形成しやすいとともに、比較的簡素な原理で位置検出を行うことができる。
【００１３】
本発明において、前記光源部は、前記ライトガイドおよび前記複数の発光素子を備えた第１光源モジュールおよび第２光源モジュールを備え、前記第１光源モジュールおよび前記第２光源モジュールのうち、前記第１光源モジュールが前記第１検出光を出射し、前記第２光源モジュールが前記第２検出光を出射する構成を採用することができる。かかる構成によれば、点灯する発光素子を切り換えるだけで、第１光強度分布および第２光強度分布を形成することができる。また、第１光強度分布および第２光強度分布を形成する際に点灯する発光素子の数が多いので、第１光強度分布および第２光強度分布における光強度のレベルを高めることができる。それ故、ライトガイドから離間するような位置でも対象物体の位置を高い精度で検出することができる。
【００１４】
本発明において、前記光源部では、１つの前記ライトガイドに対して、前記複数の発光素子として、複数の第１発光素子および複数の第２発光素子が設けられ、前記光源部は、前記光源駆動部が前記第１発光素子を点灯させた際に前記第１検出光を出射し、前記第２発光素子を点灯させた際に前記第２検出光を出射する構成を採用してもよい。かかる構成によれば、点灯する発光素子を切り換えるだけで、第１光強度分布および第２光強度分布を形成することができる。また、第１光強度分布および第２光強度分布を形成するのにライトガイドが１つでよいので、位置検出装置の小型化を図ることができる。
【００１５】
本発明において、前記光源部は、前記光源駆動部が前記複数の発光素子の発光強度を前記ライトガイドの一方端側から他方端側に向けて減少させたときに前記第１検出光を出射し、前記光源駆動部が前記複数の発光素子の発光強度を前記ライトガイドの他方端側から一方端側に向けて減少させたときに前記第２検出光を出射する構成を採用してもよい。かかる構成によれば、複数の発光素子の各々における発光強度を切り換えるだけで、第１光強度分布および第２光強度分布を形成することができる。また、第１光強度分布および第２光強度分布を形成するのにライトガイドが１つでよいので、位置検出装置の小型化を図ることができる。さらに、第１光強度分布および第２光強度分布を形成する際に点灯する発光素子の数が多いので、第１光強度分布および第２光強度分布における光強度のレベルを高めることができる。それ故、ライトガイドから離間するような位置でも対象物体の位置を高い精度で検出することができる。
【００１６】
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での受光強度とが等しくなったときの前記第１期間に前記光源部に供給した駆動電流値および前記第２期間に前記光源部に供給した駆動電流値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。かかる構成によれば、外光等の環境光の影響を排除することができる。
【００１７】
本発明に係る位置検出装置は、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、本発明を適用した位置検出装置を備えた入力機能付き表示システムとしては、画像が表示される表示面を備えた表示装置を備え、前記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を例示することができる。また、本発明を適用した位置検出装置を備えた入力機能付き表示システムとしては、画像を投射する画像投射装置を備え、前記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を例示することができる。さらに、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】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る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に示す受発光ユニットの主要部の構成を示す説明図である。
【図４】図３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５】本発明の実施の形態１に係る位置検出装置の電気的構成等を示す説明図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る位置検出装置の光源駆動部に設けた駆動電流バランス調整回路の説明図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る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８】本発明の実施の形態１に係る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】図９に示す受発光ユニットの主要部の構成を示す説明図である。
【図１１】図９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１２】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／入力機能付き投射型表示システム）の説明図である。
【図１５】参考例に係る位置検出装置の問題を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。
【００２０】
［実施の形態１］
（全体構成）
図１は、本発明の実施の形態１に係る位置検出装置の主要部を模式的に示す説明図であり、図１（ａ）、（ｂ）は、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、および位置検出装置を正面からみたときの説明図である。
【００２１】
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の位置を検出する位置検出装置１０を有しており、かかる位置検出装置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、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、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、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。
【００２２】
本形態の位置検出システム１において、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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
後述するように、２つの光源部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）等の発光素子（検出用光源／点光源）を備えており、かかる発光素子は、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。
【００２６】
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、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。
【００２７】
（光源部１２の具体的構成）
図２は、本発明の実施の形態１に係る位置検出装置１０の受発光ユニットの説明図である。図３は、図２に示す受発光ユニットの主要部の構成を示す説明図である。図４は、図３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期間の第１点灯動作時に検出光Ｌ２（第１検出光Ｌ２s）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（第２検出光Ｌ２t）が出射される様子を示す説明図である。
【００２８】
図２に示すように、本形態の位置検出装置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は、Ｚ軸方向からみたときに扇形形状あるいは半円形状を有する光源支持部材１５０を有している。かかる光源支持部材１５０は、第１光源支持部材１５１と第２光源支持部材１５２とがＺ軸方向で重ねられた構造になっており、第１光源支持部材１５１および第２光源支持部材１５２は各々、扇形形状あるいは半円形状の鍔部１５６ａ、１５６ｂを備えている。鍔部１５６ａ、１５６ｂにより挟まれた部分は、第１光源部１２Ａから検出光Ｌ２が出射される出射部になっており、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。
【００２９】
第１受発光ユニット１５Ａにおいて、第１光源部１２Ａは、検出光Ｌ２の出射部として、Ｚ軸方向に重ねて配置された第１光源モジュール１２６と第２光源モジュール１２７とを備えている。第１光源部１２Ａにおいて、第１光源モジュール１２６と第２光源モジュール１２７とによってＺ軸方向で挟まれた部分は透光性の導光部１２８になっており、かかる導光部１２８の奥に第１受光部１３Ａの受光素子１３０が配置されている。第２受発光ユニット１５Ｂも、第１受発光ユニット１５Ａと同様な構成を有しているため、説明を省略する。
【００３０】
図３に示すように、第１受発光ユニット１５Ａにおいて、第１光源モジュール１２６および第２光源モジュール１２７はいずれも、円弧状に湾曲した形状のライトガイドＬＧと、複数の発光素子１２０とを備えている。第２受発光ユニット１５Ｂにおいても、第１受発光ユニット１５Ａと同様、第１光源モジュール１２６および第２光源モジュール１２７はいずれも、円弧状に湾曲した形状のライトガイドＬＧと、複数の発光素子１２０とを備えている。
【００３１】
より具体的には、第１光源モジュール１２６は、図４に示すように、円弧状に湾曲した形状のライトガイドＬＧを有しているとともに、複数の発光素子１２０として、複数の第１発光素子１２１を備えている。ライトガイドＬＧは、検出対象空間１０Ｒに向けて湾曲した透光性の部材であり、断面は角形形状である。本形態において、ライトガイドＬＧは、外周側面ＬＧ３が光出射面ＬＧoutになっている。また、ライトガイドＬＧの内周側面ＬＧ４には、周方向の複数個所に光入射部ＬＧinが形成されており、かかる複数の光入射部ＬＧinの各々に第１発光素子１２１が配置されている。本形態では、ライトガイドＬＧの内周側面ＬＧ４には、ライトガイドＬＧの周方向に向く一方の側面が光入射部ＬＧinとされた楔状の突部ＬＧ０が周方向の複数個所に設けられ、複数の第１発光素子１２１は各々、ライトガイドＬＧの周方向に出射光軸を向けている。すなわち、突部ＬＧ０は、略直角三角形形状をもって突出しており、頂点を挟む２つの辺部分のうち、斜辺とは別の辺部分が光入射部ＬＧinになっている。かかる構成の光入射部ＬＧinは、概ね、第１光源モジュール１２６における放射中心が位置する側に面内方向を向ける平面部分である。従って、かかる光入射部ＬＧinに発光面が向くように第１発光素子１２１を配置すると、複数の第１発光素子１２１は各々、ライトガイドＬＧの周方向に出射光軸を向けることになる。本形態では、楔状の突部ＬＧ０のいずれにおいても、２つの側面のうち、周方向においてライトガイドＬＧの他方の端部ＬＧ２に位置する側の側面が光入射部ＬＧinになっている。このため、第１発光素子１２１は、周方向において楔状の突部ＬＧ０および光入射部ＬＧinに対して他方の端部ＬＧ２側に位置し、周方向において一方の端部ＬＧ１が位置する側に出射光軸および発光面を向けている。また、第１光源モジュール１２６は、ライトガイドＬＧの円弧状の外周側面ＬＧ３に沿って、光学シートＰＳおよびルーバーフィルムＬＦ等を備えた円弧状の照射方向設定部ＬＥを備え、ライトガイドＬＧの円弧状の内周側面ＬＧ４に沿って、円弧状の反射シートＲＳを備えている。
【００３２】
第２光源モジュール１２７は、第１光源モジュール１２６に対して線対称に構成されている。従って、第２光源モジュール１２７も、第１光源モジュール１２６と同様、円弧状に湾曲した形状のライトガイドＬＧを有しており、複数の発光素子１２０として、複数の第２発光素子１２２を備えている。第２光源モジュール１２７においても、第１光源モジュール１２６と同様、ライトガイドＬＧは、検出対象空間１０Ｒに向けて湾曲した透光性の角柱状部材であり、その外周側面ＬＧ３が光出射面ＬＧoutになっている。かかるライトガイドＬＧの内周側面ＬＧ４には、周方向の複数個所に光入射部ＬＧinが形成されており、かかる複数の光入射部ＬＧinの各々に第２発光素子１２２が配置されている。本形態では、ライトガイドＬＧの内周側面ＬＧ４には、ライトガイドＬＧの周方向に向く一方の側面が光入射部ＬＧinとされた楔状の突部ＬＧ０が周方向の複数個所に設けられ、複数の第２発光素子１２２は各々、ライトガイドＬＧの周方向に出射光軸を向けている。すなわち、突部ＬＧ０は、略直角三角形形状をもって突出しており、頂点を挟む２つの辺部分のうち、斜辺とは別の辺部分が光入射部ＬＧinになっている。かかる構成の光入射部ＬＧinは、概ね、第２光源モジュール１２７における放射中心が位置する側に面内方向を向ける平面部分である。従って、かかる光入射部ＬＧinに発光面が向くように第２発光素子１２２を配置すると、複数の第２発光素子１２２は各々、ライトガイドＬＧの周方向に出射光軸を向けることになる。本形態では、楔状の突部ＬＧ０のいずれにおいても、２つの側面のうち、周方向においてライトガイドＬＧの一方の端部ＬＧ１に位置する側の側面が光入射部ＬＧinになっている。このため、第２発光素子１２２は、周方向において楔状の突部ＬＧ０および光入射部ＬＧinに対して一方の端部ＬＧ１側に位置し、周方向において他方の端部ＬＧ２が位置する側に出射光軸および発光面を向けている。また、第２光源モジュール１２７も、第１光源モジュール１２６と同様、ライトガイドＬＧの円弧状の外周側面ＬＧ３に沿って、光学シートＰＳおよびルーバーフィルムＬＦ等を備えた円弧状の照射方向設定部ＬＥを備え、ライトガイドＬＧの円弧状の内周側面ＬＧ４に沿って、円弧状の反射シートＲＳを備えている。
【００３３】
なお、第１光源モジュール１２６および第２光源モジュール１２７のいずれにおいても、ライトガイドＬＧの外周側面ＬＧ３には、ライトガイドＬＧからの検出光Ｌ２の出射効率を調整するための加工が施されることがあり、かかる加工手法としては、例えば反射ドットを印刷する方式や、スタンパーやインジェクションにより凹凸を付す成型方式や、溝加工方式を採用することができる。
【００３４】
かかる構成の第１光源モジュール１２６および第２光源モジュール１２７において、発光素子１２０（第１発光素子１２１および第２発光素子１２２）が点灯すると、実線の矢印で示すように、複数の発光素子１２０から出射された検出光は、ライトガイドＬＧの内部で進行しながらライトガイドＬＧの外周側面ＬＧ３から出射される。従って、第１期間において、第１光源モジュール１２６の第１発光素子１２１が全て点灯すると、ライトガイドＬＧの一方の端部ＬＧ１の側からの検出光Ｌ２（第１検出光Ｌ２s）の出射強度が大で、他方の端部ＬＧ２の側からの検出光Ｌ２の出射強度が小となる。また、本形態では、図６を参照して後述する駆動電流バランス調整回路７８０によって、複数の第１発光素子１２１のうち、ライトガイドＬＧの一方の端部ＬＧ１の側に位置する第１発光素子１２１への駆動電流が大になっており、他方の端部ＬＧ２の側に位置する第１発光素子１２１程、駆動電流が小になっている。このため、複数の第１発光素子１２１のうち、ライトガイドＬＧの一方の端部ＬＧ１の側に位置する第１発光素子１２１の発光強度が大であり、他方の端部ＬＧ２の側に位置する第１発光素子１２１程、発光強度が小である。従って、検出対象空間１０Ｒには、一方の端部ＬＧ１に対応する角度方向から他方の端部ＬＧ２に対応する角度方向に向けて強度が単調に低下する第１光強度分布ＬＩＤ１が形成される。
【００３５】
これに対して、第２期間において、第２光源モジュール１２７の第２発光素子１２２が全て点灯すると、ライトガイドＬＧの他方の端部ＬＧ２の側からの検出光Ｌ２（第２検出光Ｌ２t）の出射強度が大で、一方の端部ＬＧ１の側からの検出光Ｌ２の出射強度が小となる。また、本形態では、図６を参照して後述する駆動電流バランス調整回路７８０によって、複数の第２発光素子１２２のうち、ライトガイドＬＧの他方の端部ＬＧ２の側に位置する第２発光素子１２２への駆動電流が大になっており、一方の端部ＬＧ１の側に位置する第２発光素子１２２程、駆動電流が小になっている。このため、複数の第２発光素子１２２のうち、ライトガイドＬＧの他方の端部ＬＧ２の側に位置する第２発光素子１２２の発光強度が大であり、一方の端部ＬＧ１の側に位置する第２発光素子１２２程、発光強度が小である。従って、検出対象空間１０Ｒには、他方の端部ＬＧ２に対応する角度方向から一方の端部ＬＧ１に対応する角度方向に向けて強度が単調に低下する第２光強度分布ＬＩＤ２が形成される。第２受発光ユニット１５Ｂも、第１受発光ユニット１５Ａと同様な構成を有しているため、説明を省略する。
【００３６】
（位置検出部等の構成）
図５は、本発明の実施の形態１に係る位置検出装置１０の電気的構成等を示す説明図であり、図５（ａ）、（ｂ）は、制御用ＩＣの構成を示す説明図、および光源に供給される駆動信号等の説明図である。図６は、本発明の実施の形態１に係る位置検出装置１０の光源駆動部５１に設けた駆動電流バランス調整回路の説明図であり、図６（ａ）、（ｂ）は、発光素子１２０に直列に抵抗を接続した例の説明図、および発光素子１２０に並列に抵抗を接続した例の説明図である。
【００３７】
本形態の位置検出システム１に用いた位置検出装置１０において、図１〜図４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５（ａ）に示す制御用ＩＣ７０に電気的に接続されている。ここで、制御用ＩＣ７０は、第１受発光ユニット１５Ａに電気的に接続された第１制御用ＩＣ７０Ａと、第２受発光ユニット１５Ｂに電気的に接続された第２制御用ＩＣ７０Ｂとからなり、第１受発光ユニット１５Ａの第１光源部１２Ａおよび第１受光部１３Ａは、第１制御用ＩＣ７０Ａに電気的に接続されている。また、第２受発光ユニット１５Ｂの第２光源部１２Ｂおよび第２受光部１３Ｂは、第２制御用ＩＣ７０Ｂに電気的に接続されている。
【００３８】
第１制御用ＩＣ７０Ａおよび第２制御用ＩＣ７０Ｂは、同一構成を有しており、いずれも共通の制御装置６０に電気的に接続されている。まず、第１制御用ＩＣ７０Ａ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、第１制御用ＩＣ７０Ａ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第１光源部１２Ａの第１発光素子１２１および第２発光素子１２２の何れに印加するかを制御するスイッチ部７６とを有している。かかるパルス発生器７５ａ、７５ｂ、およびスイッチ部７６は、図６を参照して後述する駆動電流バランス調整回路７８０とともに光源駆動部５１を構成しており、第１制御用ＩＣ７０Ａは、駆動電流バランス調整回路７８０を介して、光源部１２（第１光源部１２Ａ）の第１発光素子１２１および第２発光素子１２２に駆動電流を供給する。
【００３９】
また、第１制御用ＩＣ７０Ａは、第１受光部１３Ａ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（第１発光素子１２１および第２発光素子１２２）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、調整量算出部７４は、パルス発生器７５ａ、７５ｂに対する制御信号を出力するアナログ−デジタル変換部等を備えている。
【００４０】
第２制御用ＩＣ７０Ｂも、第１制御用ＩＣ７０Ａと同様、駆動電流バランス調整回路７８０とともに光源駆動部５１を構成するパルス発生器７５ａ、７５ｂ、およびスイッチ部７６を有している。また、第２制御用ＩＣ７０Ｂも、第１制御用ＩＣ７０Ａと同様、第２受光部１３Ｂ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や、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２光源部１２Ｂの発光素子１２０（第１発光素子１２１および第２発光素子１２２）に供給する第２駆動電流値を調整する調整量算出部７４等を備えている。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。
【００４１】
第１制御用ＩＣ７０Ａおよび第２制御用ＩＣ７０Ｂ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（第１制御用ＩＣ７０Ａおよび第２制御用ＩＣ７０Ｂ）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。
【００４２】
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光源部１２Ａと第２光源部１２Ｂとを有している。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。
【００４３】
なお、本形態では、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の関係をもって２つの制御用ＩＣ７０（第１制御用ＩＣ７０Ａ、第２制御用ＩＣ７０Ｂ）を用いたが、制御用ＩＣ７０を多チャンネル化し、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を駆動してもよい。
【００４４】
このように構成した位置検出装置１０において、第１光源部１２Ａに対して設けた光源駆動部５１は、図５（ｂ）に示すように、第１期間（第１点灯動作時）では、第１光源部１２Ａの第１発光素子１２１に駆動パルスを印加し、第２期間（第２点灯動作時）では、第１光源部１２Ａの第２発光素子１２２に第１発光素子１２１に印加する駆動パルスと逆相の駆動パルスを印加する。その間、第１受光部１３Ａは、対象物体Ｏｂで反射してきた検出光Ｌ２ａ等を受光する。その後、第２光源部１２Ｂに対して設けた光源駆動部５１は、第１期間（第１点灯動作時）では、第２光源部１２Ｂの第１発光素子１２１に駆動パルスを印加するとともに、第２期間（第２点灯動作時）では、第２光源部１２Ｂの第２発光素子１２２に第１発光素子１２１に印加する駆動パルスと逆相の駆動パルスを印加する。その間、第２受光部１３Ｂは、対象物体Ｏｂで反射してきた検出光Ｌ２ｂ等を受光する。
【００４５】
本形態の位置検出装置１０において、光源部１２に対する駆動電流値を制御するにあたっては電圧振幅変調が行われる。また、光源部１２に対する駆動電流値を制御するにあたってはパルス幅変調が行われることもある。
【００４６】
（駆動電流バランス調整回路７８０の構成例）
図５に示すように、光源駆動部５１は駆動電流バランス調整回路７８０を備えており、駆動電流バランス調整回路７８０は、複数の第１発光素子１２１の各々に供給する駆動電流のバランスを調整して、複数の第１発光素子１２１の各々の発光強度のバランスを調整する。また、駆動電流バランス調整回路７８０は、複数の第２発光素子１２２の各々に供給する駆動電流のバランスを調整して、複数の第２発光素子１２２の各々の発光強度のバランスを調整する。かかる駆動電流バランス調整回路７８０は、例えば、図６（ａ）に示すように、複数の発光素子１２０（第１発光素子１２１および第２発光素子１２２）の各々に抵抗Ｒ1、Ｒ2・・Ｒnが直列に接続された抵抗回路として構成され、抵抗Ｒ1、Ｒ2・・Ｒnの各抵抗値を最適化することにより、複数の第１発光素子１２１および複数の第２発光素子１２２の各々の発光強度のバランスを調整することができる。
【００４７】
また、駆動電流バランス調整回路７８０は、図６（ｂ）に示すように、複数の発光素子１２０（第１発光素子１２１および第２発光素子１２２）の各々に抵抗Ｒ1、Ｒ2・・Ｒnが並列に接続された抵抗回路として構成することができ、この場合も、抵抗Ｒ1、Ｒ2・・Ｒnの各抵抗値を最適化することにより、複数の第１発光素子１２１および複数の第２発光素子１２２の各々の発光強度のバランスを調整することができる。
【００４８】
（座標検出原理）
本形態の位置検出装置１０において、図５（ａ）を参照して説明した光源駆動部５１は、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）と、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）とを行わせる。
【００４９】
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点灯動作時（第１期間）には、第１光源モジュール１２６の第１発光素子１２１を点灯させ、検出対象空間１０Ｒに検出光Ｌ２（検出光Ｌ２ａ／第１検出光Ｌ２s）を出射させる。その際、第２発光素子１２２は消灯状態にある。その結果、検出対象空間１０Ｒには第１光強度分布ＬＩＤ１が形成される。かかる第１光強度分布ＬＩＤ１は、図４（ａ）に矢印の長さにより出射光の強度を示すように、一方の端部ＬＧ１に対応する角度方向から他方の端部ＬＧ２に対応する角度方向に向けて強度が単調に低下する強度分布である。
【００５０】
また、光源駆動部５１は、第１光源部１２Ａに対して、第２点灯動作時（第２期間）には、第２光源モジュール１２７の第２発光素子１２２を点灯させ、検出対象空間１０Ｒに検出光Ｌ２（検出光Ｌ２ａ／第２検出光Ｌ２t）を出射させる。その際、第１発光素子１２１は消灯状態にある。その結果、検出対象空間１０Ｒには第２光強度分布ＬＩＤ２が形成される。かかる第２光強度分布ＬＩＤ２は、図４（ｂ）に矢印の長さにより出射光の強度を示すように、他方の端部ＬＧ２に対応する角度方向から一方の端部ＬＧ１に対応する角度方向に向けて強度が単調に低下する強度分布である。
【００５１】
なお、第２光源部１２Ｂにおいて、第１光源モジュール１２６の第１発光素子１２１が点灯した第１点灯動作時、および第２光源モジュール１２７の第２発光素子１２２が点灯した第２点灯動作時にも、第１光源部１２Ａと同様、検出光Ｌ２（検出光Ｌ２ｂ／第１検出光Ｌ２s、第２検出光Ｌ２t）が出射され、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。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８参照）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。
【００５２】
（対象物体Ｏｂの角度位置の検出）
図７は、本発明の実施の形態１に係る位置検出装置１０における位置検出原理を示す説明図であり、図７（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（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８においては、光源部１２を図示するにあたって、ライトガイドＬＧのみを模式的に表してある。
【００５３】
まず、第１光源部１２Ａの第１光源モジュール１２６において、第１検出光Ｌ２s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の第２光源モジュール１２７において、第２検出光Ｌ２t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（第１光源モジュール１２６の中心／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（第１検出光Ｌ２s）の強度はＩＮＴs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（第２検出光Ｌ２t）の強度はＩＮＴt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１受光部１３Ａでの検出強度とを比較して、強度ＩＮＴs、ＩＮＴt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。
【００５４】
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において、第１光源モジュール１２６によって第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光源モジュール１２７によって第２光強度分布ＬＩＤ２を形成した際の第１受光部１３Ａでの検出強度とが等しくなるように、第１発光素子１２１に対する第１駆動電流値、および第２発光素子１２２に対する第２駆動電流値を調整する。ここで、第１光源部１２Ａからの検出光Ｌ２の出射強度は、第１発光素子１２１に対する第１駆動電流値、および第２発光素子１２２に対する第２駆動電流値に比例する。従って、第１発光素子１２１に対する第１駆動電流値、および第２発光素子１２２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発光素子１２２との比や差、あるいは駆動電流値を調整した際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。なお、本形態では、第１発光素子１２１および第２発光素子１２２が複数用いられているため、複数の第１発光素子１２１に供給する駆動電流の和が第１駆動電流値に相当し、複数の第２発光素子１２２に供給する駆動電流の和が第２駆動電流値に相当する。
【００５５】
上記の原理を具体的に利用するには、まず、図５に示す第１制御用ＩＣ７０Ａの光源駆動部５１は、第１点灯動作として第１発光素子１２１を点灯させて第１光強度分布ＬＩＤ１を形成した後、第２点灯動作として第２発光素子１２２を点灯させて第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ＩＮＴsと、第２点灯動作時の第１受光部１３Ａの受光強度ＩＮＴt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ＩＮＴsと、第２点灯動作時の第１受光部１３Ａの受光強度ＩＮＴtとが等しければ、対象物体Ｏｂの角度位置は０°である。
【００５６】
これに対して、受光強度ＩＮＴs、ＩＮＴtが相違している場合、第１点灯動作時の第１受光部１３Ａの受光強度ＩＮＴsと、第２点灯動作時の第１受光部１３Ａの受光強度ＩＮＴtとが等しくなるように、第１発光素子１２１に対する第１駆動電流値、および第２発光素子１２２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ＩＮＴsと、第２点灯動作時の第１受光部１３Ａの受光強度ＩＮＴt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発光素子１２１に対する第１駆動電流値、および第２発光素子１２２に対する第２駆動電流値の比や差、あるいは第１駆動電流値および第２発光素子１２２に対する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。本形態では、第１点灯動作時の第１受光部１３Ａの受光強度ＩＮＴsと、第２点灯動作時の第１受光部１３Ａの受光強度ＩＮＴtとが等しくなるように、第１発光素子１２１に対する第１駆動電流値、および第２発光素子１２２に対する第２駆動電流値を調整した際の調整量の差から対象物体Ｏｂが位置する方向の角度θ（角度θ１）を求める。
【００５７】
かかる検出動作を第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。
【００５８】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の位置検出装置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。
【００５９】
また、本形態では、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）を利用しており、かかる光強度分布であれば、湾曲した形状のライトガイドＬＧの周方向で光強度を単調変化させればよいので、光強度が連続して変化する光強度分布を形成しやすいとともに、比較的簡素な原理で位置検出を行うことができる。
【００６０】
かかる検出方式を採用するにあたって、光源部１２は、外周側面ＬＧ３に光出射面ＬＧoutを備えて湾曲した形状のライトガイドＬＧと、ライトガイドＬＧの内周側面ＬＧ４において周方向の複数個所に設けられた光入射部ＬＧinの各々に配置された複数の発光素子１２０とを備えている。このため、複数の発光素子１２０から出射された検出光Ｌ２は、ライトガイドＬＧの内部で進行しながらライトガイドＬＧの外周側面ＬＧ３から出射させて、光強度が連続して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。また、複数の発光素子１２０から出射された検出光Ｌ２を利用するため、ライトガイドＬＧから出射される光強度が強い。従って、ライトガイドＬＧから離間するような位置でも対象物体Ｏｂの位置を高い精度で検出することができる等、広い範囲にわたって対象物体Ｏｂの位置を高い精度で検出することができる。
【００６１】
また、ライトガイドＬＧの内周側面ＬＧ４には、ライトガイドＬＧの周方向に向く一方の側面が光入射部ＬＧinとされた楔状の突部ＬＧ０が周方向の複数個所に設けられ、複数の発光素子１２０は各々、ライトガイドＬＧの周方向に出射光軸を向けている。このため、発光素子１２０から出射された検出光は、ライトガイドＬＧの内部において効率よく周方向に進行するため、比較的少ない数の発光素子１２０で、ライトガイドＬＧの周方向の全体にわたって光強度が連続して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。
【００６２】
また、本形態において、光源部１２では第１光源モジュール１２６が第１検出光Ｌ２sを出射して第１光強度分布ＬＩＤ１を形成し、第２光源モジュール１２７が第２検出光Ｌ２tを出射して第２光強度分布ＬＩＤ２を形成する。このため、点灯する発光素子１２０を第１発光素子１２１と第２発光素子１２２との間で切り換えるだけで、第１光強度分布ＬＩＤ１および第２光強度分布ＬＩＤ２を形成することができる。また、第１光強度分布ＬＩＤ１および第２光強度分布ＬＩＤ２を形成する際に点灯する発光素子１２０の数が多いので、第１光強度分布ＬＩＤ１および第２光強度分布ＬＩＤ２における光強度のレベルを高めることができる。それ故、ライトガイドＬＧから離間するような位置でも対象物体の位置を高い精度で検出することができる。
【００６３】
また、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。従って、外光等の環境光の影響を吸収することができる。
【００６４】
また、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。
【００６５】
［実施の形態２］
図９は、本発明の実施の形態２に係る位置検出装置１０の受発光ユニットの説明図である。図１０は、図９に示す受発光ユニットの主要部の構成を示す説明図である。図１１は、図９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期間の第１点灯動作時に検出光Ｌ２（第１検出光Ｌ２s）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（第２検出光Ｌ２t）が出射され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図示し、それらの説明を省略する。
【００６６】
実施の形態１では、２つの光源部１２（第１光源部１２Ａおよび第２光源部１２Ｂ）は各々、Ｚ軸方向に重ねて配置された第１光源モジュール１２６と第２光源モジュール１２７とを備えている構成であったが、図９および図１０に示すように、本形態では、２つの光源部１２（第１光源部１２Ａおよび第２光源部１２Ｂ）は各々、１つの光源モジュールからなる。すなわち、２つの光源部１２（第１光源部１２Ａおよび第２光源部１２Ｂ）は各々、円弧状に湾曲した形状のライトガイドＬＧを１つ有しているとともに、複数の発光素子１２０として、ライドガイドＬＧの周方向の中央とライトガイドＬＧの一方の端部ＬＧ１との間に配置された複数の第１発光素子１２１と、ライドガイドＬＧの周方向の中央とライトガイドＬＧの他方の端部ＬＧ２との間に配置された複数の第２発光素子１２２とを備えている。
【００６７】
図１０および図１１に示すように、ライトガイドＬＧは、検出対象空間１０Ｒに向けて湾曲した透光性の角柱状部材であり、その外周側面ＬＧ３が光出射面ＬＧoutになっている。また、ライトガイドＬＧの内周側面ＬＧ４には、周方向の複数個所に光入射部ＬＧinが形成されており、かかる複数の光入射部ＬＧinの各々に第１発光素子１２１および第２発光素子１２２が配置されている。ここで、光入射部ＬＧinのうち、第１発光素子１２１が配置された光入射部ＬＧinと、第２発光素子１２２が配置された光入射部ＬＧinとは線対称になっている。より具体的には、ライトガイドＬＧの内周側面ＬＧ４には、ライトガイドＬＧの周方向に向く一方の側面が光入射部ＬＧinとされた楔状の突部ＬＧ０が周方向の複数個所に設けられており、かかる突部ＬＧ０のうち、一方の端部ＬＧ１の側に位置する突部ＬＧ０は、周方向において、一方の端部ＬＧ１が位置する側に光入射部ＬＧinを備えている。これに対して、他方の端部ＬＧ２の側に位置する突部ＬＧ０は、周方向において、他方の端部ＬＧ２が位置する側に光入射部ＬＧinを備えている。従って、第１発光素子１２１は、周方向において、他方の端部ＬＧ２の側に発光面および出射光軸を向け、第２発光素子１２２は、周方向において、一方の端部ＬＧ１の側に発光面および出射光軸を向けることになる。
【００６８】
かかる構成の光源部１２では、第１期間において、第１発光素子１２１が点灯すると、複数の第１発光素子１２１から出射された検出光は、ライトガイドＬＧの内部で進行しながらライトガイドＬＧの外周側面ＬＧ３から出射される。その際、図６を参照して説明した駆動電流バランス調整回路７８０によって、複数の第１発光素子１２１のうち、ライトガイドＬＧの一方の端部ＬＧ１の側に位置する第１発光素子１２１への駆動電流が大になっており、他方の端部ＬＧ２の側に位置する第１発光素子１２１程、駆動電流が小になっている。このため、複数の第１発光素子１２１のうち、ライトガイドＬＧの一方の端部ＬＧ１の側に位置する第１発光素子１２１の発光強度が大であり、他方の端部ＬＧ２の側に位置する第１発光素子１２１程、発光強度が小である。従って、検出対象空間１０Ｒには、一方の端部ＬＧ１に対応する角度方向から他方の端部ＬＧ２に対応する角度方向に向けて強度が単調に低下する第１光強度分布ＬＩＤ１が形成される。
【００６９】
これに対して、第２期間において、第２発光素子１２２が全て点灯すると、複数の第２発光素子１２２から出射された検出光は、ライトガイドＬＧの内部で進行しながらライトガイドＬＧの外周側面ＬＧ３から出射される。その際、図６を参照して説明した駆動電流バランス調整回路７８０によって、ライトガイドＬＧの他方の端部ＬＧ２の側に位置する第２発光素子１２２への駆動電流が大になっており、一方の端部ＬＧ１の側に位置する第２発光素子１２２程、駆動電流が小になっている。このため、複数の第２発光素子１２２のうち、ライトガイドＬＧの他方の端部ＬＧ２の側に位置する第２発光素子１２２の発光強度が大であり、一方の端部ＬＧ１の側に位置する第２発光素子１２２程、発光強度が小である。従って、検出対象空間１０Ｒには、他方の端部ＬＧ２に対応する角度方向から一方の端部ＬＧ１に対応する角度方向に向けて強度が単調に低下する第２光強度分布ＬＩＤ２が形成される。
【００７０】
それ故、本形態でも、実施の形態１と同様、光強度が連続して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とともに、複数の発光素子１２０から出射された検出光Ｌ２を利用するため、ライトガイドＬＧから出射される光強度が強い。従って、広い範囲にわたって対象物体Ｏｂの位置を高い精度で検出することができる。また、点灯する発光素子１２０を第１発光素子１２１と第２発光素子１２２との間で切り換えるだけで、第１光強度分布ＬＩＤ１および第２光強度分布ＬＩＤ２を形成することができる等、実施の形態１と略同様な効果を奏する。
【００７１】
また、本形態では、第１光強度分布ＬＩＤ１および第２光強度分布ＬＩＤ２を形成するのにライトガイドＬＧが１つでよいので、位置検出装置１０の小型化を図ることができる。なお、本形態の場合には、検出光Ｌ２の放射中心位置に受光部１３を設けると、受光部１３への反射光Ｌ３の入射がライトガイドＬＧ等で妨げられるので、検出光Ｌ２の放射中心位置に対してＺ軸方向に重なる位置に受光部１３を設ければよい。
【００７２】
［実施の形態３］
図１２は、本発明の実施の形態３に係る位置検出装置１０の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期間の第１点灯動作時に検出光Ｌ２（第１検出光Ｌ２s）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（第２検出光Ｌ２t）が出射され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図示し、それらの説明を省略する。
【００７３】
図１２において、本形態でも、実施の形態２と同様、２つの光源部１２（第１光源部１２Ａおよび第２光源部１２Ｂ）は各々、１つの光源モジュールからなる。従って、２つの光源部１２（第１光源部１２Ａおよび第２光源部１２Ｂ）は各々、円弧状に湾曲した形状のライトガイドＬＧを１つ有しているとともに、複数の発光素子１２０とを有している。但し、本形態では、実施の形態２と違って、複数の発光素子１２０には、第１発光素子１２１と第２発光素子１２２との区別がない。光源部１２の他の構成は実施の形態２と同様である。
【００７４】
かかる構成の光源部１２において、第１期間においては、図６を参照して説明した駆動電流バランス調整回路７８０によって、複数の発光素子１２０のうち、ライトガイドＬＧの一方の端部ＬＧ１の側に位置する発光素子１２０への駆動電流が大になっており、他方の端部ＬＧ２の側に位置する発光素子１２０程、駆動電流が小になっている。このため、複数の発光素子１２０のうち、ライトガイドＬＧの一方の端部ＬＧ１の側に位置する発光素子１２０の発光強度が大であり、他方の端部ＬＧ２の側に位置する発光素子１２０程、発光強度が小である。従って、検出対象空間１０Ｒには、一方の端部ＬＧ１に対応する角度方向から他方の端部ＬＧ２に対応する角度方向に向けて強度が単調に低下する第１光強度分布ＬＩＤ１が形成される。
【００７５】
これに対して、第２期間においては、図６を参照して説明した駆動電流バランス調整回路７８０によって、ライトガイドＬＧの他方の端部ＬＧ２の側に位置する発光素子１２０への駆動電流が大になっており、一方の端部ＬＧ１の側に位置する発光素子１２０程、駆動電流が小になっている。このため、複数の発光素子１２０のうち、ライトガイドＬＧの他方の端部ＬＧ２の側に位置する発光素子１２０の発光強度が大であり、一方の端部ＬＧ１の側に位置する発光素子１２０程、発光強度が小である。従って、検出対象空間１０Ｒには、他方の端部ＬＧ２に対応する角度方向から一方の端部ＬＧ１に対応する角度方向に向けて強度が単調に低下する第２光強度分布ＬＩＤ２が形成される。
【００７６】
それ故、本形態でも、実施の形態１と同様、光強度が連続して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とともに、複数の発光素子１２０から出射された検出光Ｌ２を利用するため、ライトガイドＬＧから出射される光強度が強い。従って、広い範囲にわたって対象物体Ｏｂの位置を高い精度で検出することができる等、実施の形態１と略同様な効果を奏する。
【００７７】
また、本形態では、第１光強度分布ＬＩＤ１および第２光強度分布ＬＩＤ２を形成するのにライトガイドＬＧが１つでよいので、位置検出装置１０の小型化を図ることができる。しかも、第１期間および第２期間に点灯する発光素子１２０の数が多いので、第１光強度分布ＬＩＤ１および第２光強度分布ＬＩＤ２における光強度のレベルを高めることができる。それ故、ライトガイドＬＧから離間するような位置でも対象物体の位置を高い精度で検出することができる。
【００７８】
［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１２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。
【００７９】
［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。
【００８０】
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。
【００８１】
かかる入力機能付き表示システム１００において、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。
【００８２】
（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。
【００８３】
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。
【００８４】
かかる入力機能付き投射型表示システム２００において、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、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。
【００８５】
なお、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。
【００８６】
（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。
【００８７】
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】
【００８８】
１・・位置検出システム、１０・・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検出用光源部、１３・・受光部、１３Ａ・・第１受光部、１３Ｂ・・第２受光部、４０・・視認面構成部材、４１・・視認面、５０・・位置検出部、１００・・入力機能付き表示システム、１２０・・発光素子、１２１・・第１発光素子、１２２・・第２発光素子、１３０・・受光素子、２００・・入力機能付き投射型表示システム、２５０・・画像投射装置、ＬＧ・・ライトガイド、ＬＧ３・・ライトガイドの外周側面、ＬＧ４・・ライトガイドの内周側面、ＬＧin・・光入射部、ＬＧout・・光出射面、Ｏｂ・・対象物体
【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位置検出装置、および該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）。
【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
【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では、点光源から出射された検出光を利用するため、検出光の放射角度範囲自体が狭い。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。
【０００６】
そこで、本願発明者等は、図１５（ａ）に示すように、周方向に配置された複数の発光素子１２０での発光強度を一方側から他方側に向けて変化させることにより、検出光の光強度分布ＬＩＤを形成し、かかる光強度分布ＬＩＤを利用して対象物体の位置を検出する方式を検討している。すなわち、対象物体で反射した検出光の強度は、対象物体が位置する場所の光強度に対応するので、対象物体で反射した検出光が受光部で受光された際の強度を利用すれば、対象物体の位置を検出することができる。また、本願発明者等は、図１５（ｂ）に示すように、発光素子１２０から出射された検出光を湾曲した形状のライトガイドＬＴ内部で進行させながら、ライトガイドＬＴの外周側面から出射させ、その際に形成される光強度分布を利用して対象物体の位置を検出する方式を検討している。
【０００７】
かかる方式によれば、広い範囲にわたって検出光が出射されるという利点がある。しかしながら、図１５（ａ）に示す構成では、発光素子１２０が位置する角度方向での光強度が、隣り合う発光素子１２０の間に相当する角度方向での光強度に比して著しく大となってしまう。従って、光強度分布ＬＩＤにおいて光強度が連続して変化する状態にならないため、位置検出精度が低いという問題点がある。また、図１５（ｂ）に示す構成では、ライトガイドＬＴから出射される光強度が低いため、対象物体がライトガイドＬＴから離間している場合の位置検出精度が低いという問題点がある。なお、図１５（ａ）、（ｂ）に示す構成は、本願発明に対する参考例として開示したものであり、従来技術ではない。
【０００８】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、対象物体の位置を広い範囲にわたって精度よく光学的に検出することのできる位置検出装置、および該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】
【０００９】
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位置検出装置であって、第１期間に第１光強度分布を形成する第１検出光、および前記第１期間とは異なる第２期間に前記第１光強度分布と異なる第２光強度分布を形成する第２検出光を出射する光源部と、当該光源部を駆動する光源駆動部と、前記第１光強度分布および前記第２光強度分布が形成された空間に位置する前記対象物体により反射してきた前記第１検出光および前記第２検出光を受光する受光部と、前記第１期間における前記受光部の受光強度、および前記第２期間における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、を有し、前記光源部は、外周側面に光出射面を備えて湾曲した形状のライトガイドと、該ライトガイドの内周側面において周方向の複数個所に設けられた光入射部の各々に配置された複数の発光素子と、を備えていることを特徴とする。
【００１０】
本発明では、発光素子から出射された検出光は、湾曲したライトガイドの内部を進行しながらライトガイドの外周側面から出射するため、光強度分布が広い範囲にわたって形成される。また、光強度分布が形成された空間（検出対象空間）に位置する対象物体で反射した際、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。また、本形態では、第１期間に第１光強度分布を形成し、第１期間とは異なる第２期間に第１光強度分布と異なる第２光強度分布を形成する。このため、位置検出部は、第１期間における受光部の受光強度、および第２期間における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。ここで、光源部は、複数の発光素子を備えており、かかる複数の発光素子から出射された検出光は、ライトガイドの内部で進行しながらライトガイドの外周側面から出射させるため、光強度分布において光強度が連続して変化する。また、複数の発光素子から出射された検出光を利用するため、ライトガイドから出射される光強度が強い。従って、ライトガイドから離間するような位置でも対象物体の位置を高い精度で検出することができるので、広い範囲にわたって対象物体の位置を高い精度で検出することができる。
【００１１】
本発明において、前記ライトガイドの内周側面には、当該ライトガイドの周方向に向く一方の側面が前記光入射部とされた楔状の突部が周方向の複数個所に設けられ、前記複数の発光素子は各々、前記ライトガイドの周方向に出射光軸を向け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検出光は、ライトガイドの内部を効率よく周方向に進行するため、比較的少ない数の発光素子で、ライトガイドの周方向の全体にわたって光強度が連続して変化する光強度分布を形成することができる。
【００１２】
本発明において、前記第１光強度分布では、前記ライトガイドの一方端側から他方端側に向けて強度が減少し、前記第２光強度分布では、前記ライトガイドの他方端側から一方端側に向けて強度が減少していることが好ましい。かかる構成によれば、湾曲した形状のライトガイドの周方向で光強度を単調変化させればよいので、光強度が連続して変化する光強度分布を形成しやすいとともに、比較的簡素な原理で位置検出を行うことができる。
【００１３】
本発明において、前記光源部は、前記ライトガイドおよび前記複数の発光素子を備えた第１光源モジュールおよび第２光源モジュールを備え、前記第１光源モジュールおよび前記第２光源モジュールのうち、前記第１光源モジュールが前記第１検出光を出射し、前記第２光源モジュールが前記第２検出光を出射する構成を採用することができる。かかる構成によれば、点灯する発光素子を切り換えるだけで、第１光強度分布および第２光強度分布を形成することができる。また、第１光強度分布および第２光強度分布を形成する際に点灯する発光素子の数が多いので、第１光強度分布および第２光強度分布における光強度のレベルを高めることができる。それ故、ライトガイドから離間するような位置でも対象物体の位置を高い精度で検出することができる。
【００１４】
本発明において、前記光源部では、１つの前記ライトガイドに対して、前記複数の発光素子として、複数の第１発光素子および複数の第２発光素子が設けられ、前記光源部は、前記光源駆動部が前記第１発光素子を点灯させた際に前記第１検出光を出射し、前記第２発光素子を点灯させた際に前記第２検出光を出射する構成を採用してもよい。かかる構成によれば、点灯する発光素子を切り換えるだけで、第１光強度分布および第２光強度分布を形成することができる。また、第１光強度分布および第２光強度分布を形成するのにライトガイドが１つでよいので、位置検出装置の小型化を図ることができる。
【００１５】
本発明において、前記光源部は、前記光源駆動部が前記複数の発光素子の発光強度を前記ライトガイドの一方端側から他方端側に向けて減少させたときに前記第１検出光を出射し、前記光源駆動部が前記複数の発光素子の発光強度を前記ライトガイドの他方端側から一方端側に向けて減少させたときに前記第２検出光を出射する構成を採用してもよい。かかる構成によれば、複数の発光素子の各々における発光強度を切り換えるだけで、第１光強度分布および第２光強度分布を形成することができる。また、第１光強度分布および第２光強度分布を形成するのにライトガイドが１つでよいので、位置検出装置の小型化を図ることができる。さらに、第１光強度分布および第２光強度分布を形成する際に点灯する発光素子の数が多いので、第１光強度分布および第２光強度分布における光強度のレベルを高めることができる。それ故、ライトガイドから離間するような位置でも対象物体の位置を高い精度で検出することができる。
【００１６】
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での受光強度とが等しくなったときの前記第１期間に前記光源部に供給した駆動電流値および前記第２期間に前記光源部に供給した駆動電流値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。かかる構成によれば、外光等の環境光の影響を排除することができる。
【００１７】
本発明に係る位置検出装置は、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、本発明を適用した位置検出装置を備えた入力機能付き表示システムとしては、画像が表示される表示面を備えた表示装置を備え、前記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を例示することができる。また、本発明を適用した位置検出装置を備えた入力機能付き表示システムとしては、画像を投射する画像投射装置を備え、前記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を例示することができる。さらに、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】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る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に示す受発光ユニットの主要部の構成を示す説明図である。
【図４】図３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５】本発明の実施の形態１に係る位置検出装置の電気的構成等を示す説明図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る位置検出装置の光源駆動部に設けた駆動電流バランス調整回路の説明図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る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８】本発明の実施の形態１に係る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】図９に示す受発光ユニットの主要部の構成を示す説明図である。
【図１１】図９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１２】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／入力機能付き投射型表示システム）の説明図である。
【図１５】参考例に係る位置検出装置の問題を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。
【００２０】
［実施の形態１］
（全体構成）
図１は、本発明の実施の形態１に係る位置検出装置の主要部を模式的に示す説明図であり、図１（ａ）、（ｂ）は、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、および位置検出装置を正面からみたときの説明図である。
【００２１】
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の位置を検出する位置検出装置１０を有しており、かかる位置検出装置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、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、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、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。
【００２２】
本形態の位置検出システム１において、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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
後述するように、２つの光源部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）等の発光素子（検出用光源／点光源）を備えており、かかる発光素子は、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。
【００２６】
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、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。
【００２７】
（光源部１２の具体的構成）
図２は、本発明の実施の形態１に係る位置検出装置１０の受発光ユニットの説明図である。図３は、図２に示す受発光ユニットの主要部の構成を示す説明図である。図４は、図３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期間の第１点灯動作時に検出光Ｌ２（第１検出光Ｌ２s）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（第２検出光Ｌ２t）が出射される様子を示す説明図である。
【００２８】
図２に示すように、本形態の位置検出装置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は、Ｚ軸方向からみたときに扇形形状あるいは半円形状を有する光源支持部材１５０を有している。かかる光源支持部材１５０は、第１光源支持部材１５１と第２光源支持部材１５２とがＺ軸方向で重ねられた構造になっており、第１光源支持部材１５１および第２光源支持部材１５２は各々、扇形形状あるいは半円形状の鍔部１５６ａ、１５６ｂを備えている。鍔部１５６ａ、１５６ｂにより挟まれた部分は、第１光源部１２Ａから検出光Ｌ２が出射される出射部になっており、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。
【００２９】
第１受発光ユニット１５Ａにおいて、第１光源部１２Ａは、検出光Ｌ２の出射部として、Ｚ軸方向に重ねて配置された第１光源モジュール１２６と第２光源モジュール１２７とを備えている。第１光源部１２Ａにおいて、第１光源モジュール１２６と第２光源モジュール１２７とによってＺ軸方向で挟まれた部分は透光性の導光部１２８になっており、かかる導光部１２８の奥に第１受光部１３Ａの受光素子１３０が配置されている。第２受発光ユニット１５Ｂも、第１受発光ユニット１５Ａと同様な構成を有しているため、説明を省略する。
【００３０】
図３に示すように、第１受発光ユニット１５Ａにおいて、第１光源モジュール１２６および第２光源モジュール１２７はいずれも、円弧状に湾曲した形状のライトガイドＬＧと、複数の発光素子１２０とを備えている。第２受発光ユニット１５Ｂにおいても、第１受発光ユニット１５Ａと同様、第１光源モジュール１２６および第２光源モジュール１２７はいずれも、円弧状に湾曲した形状のライトガイドＬＧと、複数の発光素子１２０とを備えている。
【００３１】
より具体的には、第１光源モジュール１２６は、図４に示すように、円弧状に湾曲した形状のライトガイドＬＧを有しているとともに、複数の発光素子１２０として、複数の第１発光素子１２１を備えている。ライトガイドＬＧは、検出対象空間１０Ｒに向けて湾曲した透光性の部材であり、断面は角形形状である。本形態において、ライトガイドＬＧは、外周側面ＬＧ３が光出射面ＬＧoutになっている。また、ライトガイドＬＧの内周側面ＬＧ４には、周方向の複数個所に光入射部ＬＧinが形成されており、かかる複数の光入射部ＬＧinの各々に第１発光素子１２１が配置されている。本形態では、ライトガイドＬＧの内周側面ＬＧ４には、ライトガイドＬＧの周方向に向く一方の側面が光入射部ＬＧinとされた楔状の突部ＬＧ０が周方向の複数個所に設けられ、複数の第１発光素子１２１は各々、ライトガイドＬＧの周方向に出射光軸を向けている。すなわち、突部ＬＧ０は、略直角三角形形状をもって突出しており、頂点を挟む２つの辺部分のうち、斜辺とは別の辺部分が光入射部ＬＧinになっている。かかる構成の光入射部ＬＧinは、概ね、第１光源モジュール１２６における放射中心が位置する側に面内方向を向ける平面部分である。従って、かかる光入射部ＬＧinに発光面が向くように第１発光素子１２１を配置すると、複数の第１発光素子１２１は各々、ライトガイドＬＧの周方向に出射光軸を向けることになる。本形態では、楔状の突部ＬＧ０のいずれにおいても、２つの側面のうち、周方向においてライトガイドＬＧの他方の端部ＬＧ２に位置する側の側面が光入射部ＬＧinになっている。このため、第１発光素子１２１は、周方向において楔状の突部ＬＧ０および光入射部ＬＧinに対して他方の端部ＬＧ２側に位置し、周方向において一方の端部ＬＧ１が位置する側に出射光軸および発光面を向けている。また、第１光源モジュール１２６は、ライトガイドＬＧの円弧状の外周側面ＬＧ３に沿って、光学シートＰＳおよびルーバーフィルムＬＦ等を備えた円弧状の照射方向設定部ＬＥを備え、ライトガイドＬＧの円弧状の内周側面ＬＧ４に沿って、円弧状の反射シートＲＳを備えている。
【００３２】
第２光源モジュール１２７は、第１光源モジュール１２６に対して線対称に構成されている。従って、第２光源モジュール１２７も、第１光源モジュール１２６と同様、円弧状に湾曲した形状のライトガイドＬＧを有しており、複数の発光素子１２０として、複数の第２発光素子１２２を備えている。第２光源モジュール１２７においても、第１光源モジュール１２６と同様、ライトガイドＬＧは、検出対象空間１０Ｒに向けて湾曲した透光性の角柱状部材であり、その外周側面ＬＧ３が光出射面ＬＧoutになっている。かかるライトガイドＬＧの内周側面ＬＧ４には、周方向の複数個所に光入射部ＬＧinが形成されており、かかる複数の光入射部ＬＧinの各々に第２発光素子１２２が配置されている。本形態では、ライトガイドＬＧの内周側面ＬＧ４には、ライトガイドＬＧの周方向に向く一方の側面が光入射部ＬＧinとされた楔状の突部ＬＧ０が周方向の複数個所に設けられ、複数の第２発光素子１２２は各々、ライトガイドＬＧの周方向に出射光軸を向けている。すなわち、突部ＬＧ０は、略直角三角形形状をもって突出しており、頂点を挟む２つの辺部分のうち、斜辺とは別の辺部分が光入射部ＬＧinになっている。かかる構成の光入射部ＬＧinは、概ね、第２光源モジュール１２７における放射中心が位置する側に面内方向を向ける平面部分である。従って、かかる光入射部ＬＧinに発光面が向くように第２発光素子１２２を配置すると、複数の第２発光素子１２２は各々、ライトガイドＬＧの周方向に出射光軸を向けることになる。本形態では、楔状の突部ＬＧ０のいずれにおいても、２つの側面のうち、周方向においてライトガイドＬＧの一方の端部ＬＧ１に位置する側の側面が光入射部ＬＧinになっている。このため、第２発光素子１２２は、周方向において楔状の突部ＬＧ０および光入射部ＬＧinに対して一方の端部ＬＧ１側に位置し、周方向において他方の端部ＬＧ２が位置する側に出射光軸および発光面を向けている。また、第２光源モジュール１２７も、第１光源モジュール１２６と同様、ライトガイドＬＧの円弧状の外周側面ＬＧ３に沿って、光学シートＰＳおよびルーバーフィルムＬＦ等を備えた円弧状の照射方向設定部ＬＥを備え、ライトガイドＬＧの円弧状の内周側面ＬＧ４に沿って、円弧状の反射シートＲＳを備えている。
【００３３】
なお、第１光源モジュール１２６および第２光源モジュール１２７のいずれにおいても、ライトガイドＬＧの外周側面ＬＧ３には、ライトガイドＬＧからの検出光Ｌ２の出射効率を調整するための加工が施されることがあり、かかる加工手法としては、例えば反射ドットを印刷する方式や、スタンパーやインジェクションにより凹凸を付す成型方式や、溝加工方式を採用することができる。
【００３４】
かかる構成の第１光源モジュール１２６および第２光源モジュール１２７において、発光素子１２０（第１発光素子１２１および第２発光素子１２２）が点灯すると、実線の矢印で示すように、複数の発光素子１２０から出射された検出光は、ライトガイドＬＧの内部で進行しながらライトガイドＬＧの外周側面ＬＧ３から出射される。従って、第１期間において、第１光源モジュール１２６の第１発光素子１２１が全て点灯すると、ライトガイドＬＧの一方の端部ＬＧ１の側からの検出光Ｌ２（第１検出光Ｌ２s）の出射強度が大で、他方の端部ＬＧ２の側からの検出光Ｌ２の出射強度が小となる。また、本形態では、図６を参照して後述する駆動電流バランス調整回路７８０によって、複数の第１発光素子１２１のうち、ライトガイドＬＧの一方の端部ＬＧ１の側に位置する第１発光素子１２１への駆動電流が大になっており、他方の端部ＬＧ２の側に位置する第１発光素子１２１程、駆動電流が小になっている。このため、複数の第１発光素子１２１のうち、ライトガイドＬＧの一方の端部ＬＧ１の側に位置する第１発光素子１２１の発光強度が大であり、他方の端部ＬＧ２の側に位置する第１発光素子１２１程、発光強度が小である。従って、検出対象空間１０Ｒには、一方の端部ＬＧ１に対応する角度方向から他方の端部ＬＧ２に対応する角度方向に向けて強度が単調に低下する第１光強度分布ＬＩＤ１が形成される。
【００３５】
これに対して、第２期間において、第２光源モジュール１２７の第２発光素子１２２が全て点灯すると、ライトガイドＬＧの他方の端部ＬＧ２の側からの検出光Ｌ２（第２検出光Ｌ２t）の出射強度が大で、一方の端部ＬＧ１の側からの検出光Ｌ２の出射強度が小となる。また、本形態では、図６を参照して後述する駆動電流バランス調整回路７８０によって、複数の第２発光素子１２２のうち、ライトガイドＬＧの他方の端部ＬＧ２の側に位置する第２発光素子１２２への駆動電流が大になっており、一方の端部ＬＧ１の側に位置する第２発光素子１２２程、駆動電流が小になっている。このため、複数の第２発光素子１２２のうち、ライトガイドＬＧの他方の端部ＬＧ２の側に位置する第２発光素子１２２の発光強度が大であり、一方の端部ＬＧ１の側に位置する第２発光素子１２２程、発光強度が小である。従って、検出対象空間１０Ｒには、他方の端部ＬＧ２に対応する角度方向から一方の端部ＬＧ１に対応する角度方向に向けて強度が単調に低下する第２光強度分布ＬＩＤ２が形成される。第２受発光ユニット１５Ｂも、第１受発光ユニット１５Ａと同様な構成を有しているため、説明を省略する。
【００３６】
（位置検出部等の構成）
図５は、本発明の実施の形態１に係る位置検出装置１０の電気的構成等を示す説明図であり、図５（ａ）、（ｂ）は、制御用ＩＣの構成を示す説明図、および光源に供給される駆動信号等の説明図である。図６は、本発明の実施の形態１に係る位置検出装置１０の光源駆動部５１に設けた駆動電流バランス調整回路の説明図であり、図６（ａ）、（ｂ）は、発光素子１２０に直列に抵抗を接続した例の説明図、および発光素子１２０に並列に抵抗を接続した例の説明図である。
【００３７】
本形態の位置検出システム１に用いた位置検出装置１０において、図１〜図４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５（ａ）に示す制御用ＩＣ７０に電気的に接続されている。ここで、制御用ＩＣ７０は、第１受発光ユニット１５Ａに電気的に接続された第１制御用ＩＣ７０Ａと、第２受発光ユニット１５Ｂに電気的に接続された第２制御用ＩＣ７０Ｂとからなり、第１受発光ユニット１５Ａの第１光源部１２Ａおよび第１受光部１３Ａは、第１制御用ＩＣ７０Ａに電気的に接続されている。また、第２受発光ユニット１５Ｂの第２光源部１２Ｂおよび第２受光部１３Ｂは、第２制御用ＩＣ７０Ｂに電気的に接続されている。
【００３８】
第１制御用ＩＣ７０Ａおよび第２制御用ＩＣ７０Ｂは、同一構成を有しており、いずれも共通の制御装置６０に電気的に接続されている。まず、第１制御用ＩＣ７０Ａ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、第１制御用ＩＣ７０Ａ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第１光源部１２Ａの第１発光素子１２１および第２発光素子１２２の何れに印加するかを制御するスイッチ部７６とを有している。かかるパルス発生器７５ａ、７５ｂ、およびスイッチ部７６は、図６を参照して後述する駆動電流バランス調整回路７８０とともに光源駆動部５１を構成しており、第１制御用ＩＣ７０Ａは、駆動電流バランス調整回路７８０を介して、光源部１２（第１光源部１２Ａ）の第１発光素子１２１および第２発光素子１２２に駆動電流を供給する。
【００３９】
また、第１制御用ＩＣ７０Ａは、第１受光部１３Ａ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（第１発光素子１２１および第２発光素子１２２）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、調整量算出部７４は、パルス発生器７５ａ、７５ｂに対する制御信号を出力するアナログ−デジタル変換部等を備えている。
【００４０】
第２制御用ＩＣ７０Ｂも、第１制御用ＩＣ７０Ａと同様、駆動電流バランス調整回路７８０とともに光源駆動部５１を構成するパルス発生器７５ａ、７５ｂ、およびスイッチ部７６を有している。また、第２制御用ＩＣ７０Ｂも、第１制御用ＩＣ７０Ａと同様、第２受光部１３Ｂ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や、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２光源部１２Ｂの発光素子１２０（第１発光素子１２１および第２発光素子１２２）に供給する第２駆動電流値を調整する調整量算出部７４等を備えている。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。
【００４１】
第１制御用ＩＣ７０Ａおよび第２制御用ＩＣ７０Ｂ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（第１制御用ＩＣ７０Ａおよび第２制御用ＩＣ７０Ｂ）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。
【００４２】
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光源部１２Ａと第２光源部１２Ｂとを有している。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。
【００４３】
なお、本形態では、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の関係をもって２つの制御用ＩＣ７０（第１制御用ＩＣ７０Ａ、第２制御用ＩＣ７０Ｂ）を用いたが、制御用ＩＣ７０を多チャンネル化し、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を駆動してもよい。
【００４４】
このように構成した位置検出装置１０において、第１光源部１２Ａに対して設けた光源駆動部５１は、図５（ｂ）に示すように、第１期間（第１点灯動作時）では、第１光源部１２Ａの第１発光素子１２１に駆動パルスを印加し、第２期間（第２点灯動作時）では、第１光源部１２Ａの第２発光素子１２２に第１発光素子１２１に印加する駆動パルスと逆相の駆動パルスを印加する。その間、第１受光部１３Ａは、対象物体Ｏｂで反射してきた検出光Ｌ２ａ等を受光する。その後、第２光源部１２Ｂに対して設けた光源駆動部５１は、第１期間（第１点灯動作時）では、第２光源部１２Ｂの第１発光素子１２１に駆動パルスを印加するとともに、第２期間（第２点灯動作時）では、第２光源部１２Ｂの第２発光素子１２２に第１発光素子１２１に印加する駆動パルスと逆相の駆動パルスを印加する。その間、第２受光部１３Ｂは、対象物体Ｏｂで反射してきた検出光Ｌ２ｂ等を受光する。
【００４５】
本形態の位置検出装置１０において、光源部１２に対する駆動電流値を制御するにあたっては電圧振幅変調が行われる。また、光源部１２に対する駆動電流値を制御するにあたってはパルス幅変調が行われることもある。
【００４６】
（駆動電流バランス調整回路７８０の構成例）
図５に示すように、光源駆動部５１は駆動電流バランス調整回路７８０を備えており、駆動電流バランス調整回路７８０は、複数の第１発光素子１２１の各々に供給する駆動電流のバランスを調整して、複数の第１発光素子１２１の各々の発光強度のバランスを調整する。また、駆動電流バランス調整回路７８０は、複数の第２発光素子１２２の各々に供給する駆動電流のバランスを調整して、複数の第２発光素子１２２の各々の発光強度のバランスを調整する。かかる駆動電流バランス調整回路７８０は、例えば、図６（ａ）に示すように、複数の発光素子１２０（第１発光素子１２１および第２発光素子１２２）の各々に抵抗Ｒ1、Ｒ2・・Ｒnが直列に接続された抵抗回路として構成され、抵抗Ｒ1、Ｒ2・・Ｒnの各抵抗値を最適化することにより、複数の第１発光素子１２１および複数の第２発光素子１２２の各々の発光強度のバランスを調整することができる。
【００４７】
また、駆動電流バランス調整回路７８０は、図６（ｂ）に示すように、複数の発光素子１２０（第１発光素子１２１および第２発光素子１２２）の各々に抵抗Ｒ1、Ｒ2・・Ｒnが並列に接続された抵抗回路として構成することができ、この場合も、抵抗Ｒ1、Ｒ2・・Ｒnの各抵抗値を最適化することにより、複数の第１発光素子１２１および複数の第２発光素子１２２の各々の発光強度のバランスを調整することができる。
【００４８】
（座標検出原理）
本形態の位置検出装置１０において、図５（ａ）を参照して説明した光源駆動部５１は、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）と、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）とを行わせる。
【００４９】
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点灯動作時（第１期間）には、第１光源モジュール１２６の第１発光素子１２１を点灯させ、検出対象空間１０Ｒに検出光Ｌ２（検出光Ｌ２ａ／第１検出光Ｌ２s）を出射させる。その際、第２発光素子１２２は消灯状態にある。その結果、検出対象空間１０Ｒには第１光強度分布ＬＩＤ１が形成される。かかる第１光強度分布ＬＩＤ１は、図４（ａ）に矢印の長さにより出射光の強度を示すように、一方の端部ＬＧ１に対応する角度方向から他方の端部ＬＧ２に対応する角度方向に向けて強度が単調に低下する強度分布である。
【００５０】
また、光源駆動部５１は、第１光源部１２Ａに対して、第２点灯動作時（第２期間）には、第２光源モジュール１２７の第２発光素子１２２を点灯させ、検出対象空間１０Ｒに検出光Ｌ２（検出光Ｌ２ａ／第２検出光Ｌ２t）を出射させる。その際、第１発光素子１２１は消灯状態にある。その結果、検出対象空間１０Ｒには第２光強度分布ＬＩＤ２が形成される。かかる第２光強度分布ＬＩＤ２は、図４（ｂ）に矢印の長さにより出射光の強度を示すように、他方の端部ＬＧ２に対応する角度方向から一方の端部ＬＧ１に対応する角度方向に向けて強度が単調に低下する強度分布である。
【００５１】
なお、第２光源部１２Ｂにおいて、第１光源モジュール１２６の第１発光素子１２１が点灯した第１点灯動作時、および第２光源モジュール１２７の第２発光素子１２２が点灯した第２点灯動作時にも、第１光源部１２Ａと同様、検出光Ｌ２（検出光Ｌ２ｂ／第１検出光Ｌ２s、第２検出光Ｌ２t）が出射され、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。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８参照）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。
【００５２】
（対象物体Ｏｂの角度位置の検出）
図７は、本発明の実施の形態１に係る位置検出装置１０における位置検出原理を示す説明図であり、図７（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（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８においては、光源部１２を図示するにあたって、ライトガイドＬＧのみを模式的に表してある。
【００５３】
まず、第１光源部１２Ａの第１光源モジュール１２６において、第１検出光Ｌ２s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の第２光源モジュール１２７において、第２検出光Ｌ２t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（第１光源モジュール１２６の中心／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（第１検出光Ｌ２s）の強度はＩＮＴs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（第２検出光Ｌ２t）の強度はＩＮＴt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１受光部１３Ａでの検出強度とを比較して、強度ＩＮＴs、ＩＮＴt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。
【００５４】
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において、第１光源モジュール１２６によって第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光源モジュール１２７によって第２光強度分布ＬＩＤ２を形成した際の第１受光部１３Ａでの検出強度とが等しくなるように、第１発光素子１２１に対する第１駆動電流値、および第２発光素子１２２に対する第２駆動電流値を調整する。ここで、第１光源部１２Ａからの検出光Ｌ２の出射強度は、第１発光素子１２１に対する第１駆動電流値、および第２発光素子１２２に対する第２駆動電流値に比例する。従って、第１発光素子１２１に対する第１駆動電流値、および第２発光素子１２２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発光素子１２２との比や差、あるいは駆動電流値を調整した際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。なお、本形態では、第１発光素子１２１および第２発光素子１２２が複数用いられているため、複数の第１発光素子１２１に供給する駆動電流の和が第１駆動電流値に相当し、複数の第２発光素子１２２に供給する駆動電流の和が第２駆動電流値に相当する。
【００５５】
上記の原理を具体的に利用するには、まず、図５に示す第１制御用ＩＣ７０Ａの光源駆動部５１は、第１点灯動作として第１発光素子１２１を点灯させて第１光強度分布ＬＩＤ１を形成した後、第２点灯動作として第２発光素子１２２を点灯させて第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ＩＮＴsと、第２点灯動作時の第１受光部１３Ａの受光強度ＩＮＴt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ＩＮＴsと、第２点灯動作時の第１受光部１３Ａの受光強度ＩＮＴtとが等しければ、対象物体Ｏｂの角度位置は０°である。
【００５６】
これに対して、受光強度ＩＮＴs、ＩＮＴtが相違している場合、第１点灯動作時の第１受光部１３Ａの受光強度ＩＮＴsと、第２点灯動作時の第１受光部１３Ａの受光強度ＩＮＴtとが等しくなるように、第１発光素子１２１に対する第１駆動電流値、および第２発光素子１２２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ＩＮＴsと、第２点灯動作時の第１受光部１３Ａの受光強度ＩＮＴt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発光素子１２１に対する第１駆動電流値、および第２発光素子１２２に対する第２駆動電流値の比や差、あるいは第１駆動電流値および第２発光素子１２２に対する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。本形態では、第１点灯動作時の第１受光部１３Ａの受光強度ＩＮＴsと、第２点灯動作時の第１受光部１３Ａの受光強度ＩＮＴtとが等しくなるように、第１発光素子１２１に対する第１駆動電流値、および第２発光素子１２２に対する第２駆動電流値を調整した際の調整量の差から対象物体Ｏｂが位置する方向の角度θ（角度θ１）を求める。
【００５７】
かかる検出動作を第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。
【００５８】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の位置検出装置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。
【００５９】
また、本形態では、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）を利用しており、かかる光強度分布であれば、湾曲した形状のライトガイドＬＧの周方向で光強度を単調変化させればよいので、光強度が連続して変化する光強度分布を形成しやすいとともに、比較的簡素な原理で位置検出を行うことができる。
【００６０】
かかる検出方式を採用するにあたって、光源部１２は、外周側面ＬＧ３に光出射面ＬＧoutを備えて湾曲した形状のライトガイドＬＧと、ライトガイドＬＧの内周側面ＬＧ４において周方向の複数個所に設けられた光入射部ＬＧinの各々に配置された複数の発光素子１２０とを備えている。このため、複数の発光素子１２０から出射された検出光Ｌ２は、ライトガイドＬＧの内部で進行しながらライトガイドＬＧの外周側面ＬＧ３から出射させて、光強度が連続して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。また、複数の発光素子１２０から出射された検出光Ｌ２を利用するため、ライトガイドＬＧから出射される光強度が強い。従って、ライトガイドＬＧから離間するような位置でも対象物体Ｏｂの位置を高い精度で検出することができる等、広い範囲にわたって対象物体Ｏｂの位置を高い精度で検出することができる。
【００６１】
また、ライトガイドＬＧの内周側面ＬＧ４には、ライトガイドＬＧの周方向に向く一方の側面が光入射部ＬＧinとされた楔状の突部ＬＧ０が周方向の複数個所に設けられ、複数の発光素子１２０は各々、ライトガイドＬＧの周方向に出射光軸を向けている。このため、発光素子１２０から出射された検出光は、ライトガイドＬＧの内部において効率よく周方向に進行するため、比較的少ない数の発光素子１２０で、ライトガイドＬＧの周方向の全体にわたって光強度が連続して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。
【００６２】
また、本形態において、光源部１２では第１光源モジュール１２６が第１検出光Ｌ２sを出射して第１光強度分布ＬＩＤ１を形成し、第２光源モジュール１２７が第２検出光Ｌ２tを出射して第２光強度分布ＬＩＤ２を形成する。このため、点灯する発光素子１２０を第１発光素子１２１と第２発光素子１２２との間で切り換えるだけで、第１光強度分布ＬＩＤ１および第２光強度分布ＬＩＤ２を形成することができる。また、第１光強度分布ＬＩＤ１および第２光強度分布ＬＩＤ２を形成する際に点灯する発光素子１２０の数が多いので、第１光強度分布ＬＩＤ１および第２光強度分布ＬＩＤ２における光強度のレベルを高めることができる。それ故、ライトガイドＬＧから離間するような位置でも対象物体の位置を高い精度で検出することができる。
【００６３】
また、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。従って、外光等の環境光の影響を吸収することができる。
【００６４】
また、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。
【００６５】
［実施の形態２］
図９は、本発明の実施の形態２に係る位置検出装置１０の受発光ユニットの説明図である。図１０は、図９に示す受発光ユニットの主要部の構成を示す説明図である。図１１は、図９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期間の第１点灯動作時に検出光Ｌ２（第１検出光Ｌ２s）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（第２検出光Ｌ２t）が出射され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図示し、それらの説明を省略する。
【００６６】
実施の形態１では、２つの光源部１２（第１光源部１２Ａおよび第２光源部１２Ｂ）は各々、Ｚ軸方向に重ねて配置された第１光源モジュール１２６と第２光源モジュール１２７とを備えている構成であったが、図９および図１０に示すように、本形態では、２つの光源部１２（第１光源部１２Ａおよび第２光源部１２Ｂ）は各々、１つの光源モジュールからなる。すなわち、２つの光源部１２（第１光源部１２Ａおよび第２光源部１２Ｂ）は各々、円弧状に湾曲した形状のライトガイドＬＧを１つ有しているとともに、複数の発光素子１２０として、ライドガイドＬＧの周方向の中央とライトガイドＬＧの一方の端部ＬＧ１との間に配置された複数の第１発光素子１２１と、ライドガイドＬＧの周方向の中央とライトガイドＬＧの他方の端部ＬＧ２との間に配置された複数の第２発光素子１２２とを備えている。
【００６７】
図１０および図１１に示すように、ライトガイドＬＧは、検出対象空間１０Ｒに向けて湾曲した透光性の角柱状部材であり、その外周側面ＬＧ３が光出射面ＬＧoutになっている。また、ライトガイドＬＧの内周側面ＬＧ４には、周方向の複数個所に光入射部ＬＧinが形成されており、かかる複数の光入射部ＬＧinの各々に第１発光素子１２１および第２発光素子１２２が配置されている。ここで、光入射部ＬＧinのうち、第１発光素子１２１が配置された光入射部ＬＧinと、第２発光素子１２２が配置された光入射部ＬＧinとは線対称になっている。より具体的には、ライトガイドＬＧの内周側面ＬＧ４には、ライトガイドＬＧの周方向に向く一方の側面が光入射部ＬＧinとされた楔状の突部ＬＧ０が周方向の複数個所に設けられており、かかる突部ＬＧ０のうち、一方の端部ＬＧ１の側に位置する突部ＬＧ０は、周方向において、一方の端部ＬＧ１が位置する側に光入射部ＬＧinを備えている。これに対して、他方の端部ＬＧ２の側に位置する突部ＬＧ０は、周方向において、他方の端部ＬＧ２が位置する側に光入射部ＬＧinを備えている。従って、第１発光素子１２１は、周方向において、他方の端部ＬＧ２の側に発光面および出射光軸を向け、第２発光素子１２２は、周方向において、一方の端部ＬＧ１の側に発光面および出射光軸を向けることになる。
【００６８】
かかる構成の光源部１２では、第１期間において、第１発光素子１２１が点灯すると、複数の第１発光素子１２１から出射された検出光は、ライトガイドＬＧの内部で進行しながらライトガイドＬＧの外周側面ＬＧ３から出射される。その際、図６を参照して説明した駆動電流バランス調整回路７８０によって、複数の第１発光素子１２１のうち、ライトガイドＬＧの一方の端部ＬＧ１の側に位置する第１発光素子１２１への駆動電流が大になっており、他方の端部ＬＧ２の側に位置する第１発光素子１２１程、駆動電流が小になっている。このため、複数の第１発光素子１２１のうち、ライトガイドＬＧの一方の端部ＬＧ１の側に位置する第１発光素子１２１の発光強度が大であり、他方の端部ＬＧ２の側に位置する第１発光素子１２１程、発光強度が小である。従って、検出対象空間１０Ｒには、一方の端部ＬＧ１に対応する角度方向から他方の端部ＬＧ２に対応する角度方向に向けて強度が単調に低下する第１光強度分布ＬＩＤ１が形成される。
【００６９】
これに対して、第２期間において、第２発光素子１２２が全て点灯すると、複数の第２発光素子１２２から出射された検出光は、ライトガイドＬＧの内部で進行しながらライトガイドＬＧの外周側面ＬＧ３から出射される。その際、図６を参照して説明した駆動電流バランス調整回路７８０によって、ライトガイドＬＧの他方の端部ＬＧ２の側に位置する第２発光素子１２２への駆動電流が大になっており、一方の端部ＬＧ１の側に位置する第２発光素子１２２程、駆動電流が小になっている。このため、複数の第２発光素子１２２のうち、ライトガイドＬＧの他方の端部ＬＧ２の側に位置する第２発光素子１２２の発光強度が大であり、一方の端部ＬＧ１の側に位置する第２発光素子１２２程、発光強度が小である。従って、検出対象空間１０Ｒには、他方の端部ＬＧ２に対応する角度方向から一方の端部ＬＧ１に対応する角度方向に向けて強度が単調に低下する第２光強度分布ＬＩＤ２が形成される。
【００７０】
それ故、本形態でも、実施の形態１と同様、光強度が連続して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とともに、複数の発光素子１２０から出射された検出光Ｌ２を利用するため、ライトガイドＬＧから出射される光強度が強い。従って、広い範囲にわたって対象物体Ｏｂの位置を高い精度で検出することができる。また、点灯する発光素子１２０を第１発光素子１２１と第２発光素子１２２との間で切り換えるだけで、第１光強度分布ＬＩＤ１および第２光強度分布ＬＩＤ２を形成することができる等、実施の形態１と略同様な効果を奏する。
【００７１】
また、本形態では、第１光強度分布ＬＩＤ１および第２光強度分布ＬＩＤ２を形成するのにライトガイドＬＧが１つでよいので、位置検出装置１０の小型化を図ることができる。なお、本形態の場合には、検出光Ｌ２の放射中心位置に受光部１３を設けると、受光部１３への反射光Ｌ３の入射がライトガイドＬＧ等で妨げられるので、検出光Ｌ２の放射中心位置に対してＺ軸方向に重なる位置に受光部１３を設ければよい。
【００７２】
［実施の形態３］
図１２は、本発明の実施の形態３に係る位置検出装置１０の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期間の第１点灯動作時に検出光Ｌ２（第１検出光Ｌ２s）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（第２検出光Ｌ２t）が出射され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図示し、それらの説明を省略する。
【００７３】
図１２において、本形態でも、実施の形態２と同様、２つの光源部１２（第１光源部１２Ａおよび第２光源部１２Ｂ）は各々、１つの光源モジュールからなる。従って、２つの光源部１２（第１光源部１２Ａおよび第２光源部１２Ｂ）は各々、円弧状に湾曲した形状のライトガイドＬＧを１つ有しているとともに、複数の発光素子１２０とを有している。但し、本形態では、実施の形態２と違って、複数の発光素子１２０には、第１発光素子１２１と第２発光素子１２２との区別がない。光源部１２の他の構成は実施の形態２と同様である。
【００７４】
かかる構成の光源部１２において、第１期間においては、図６を参照して説明した駆動電流バランス調整回路７８０によって、複数の発光素子１２０のうち、ライトガイドＬＧの一方の端部ＬＧ１の側に位置する発光素子１２０への駆動電流が大になっており、他方の端部ＬＧ２の側に位置する発光素子１２０程、駆動電流が小になっている。このため、複数の発光素子１２０のうち、ライトガイドＬＧの一方の端部ＬＧ１の側に位置する発光素子１２０の発光強度が大であり、他方の端部ＬＧ２の側に位置する発光素子１２０程、発光強度が小である。従って、検出対象空間１０Ｒには、一方の端部ＬＧ１に対応する角度方向から他方の端部ＬＧ２に対応する角度方向に向けて強度が単調に低下する第１光強度分布ＬＩＤ１が形成される。
【００７５】
これに対して、第２期間においては、図６を参照して説明した駆動電流バランス調整回路７８０によって、ライトガイドＬＧの他方の端部ＬＧ２の側に位置する発光素子１２０への駆動電流が大になっており、一方の端部ＬＧ１の側に位置する発光素子１２０程、駆動電流が小になっている。このため、複数の発光素子１２０のうち、ライトガイドＬＧの他方の端部ＬＧ２の側に位置する発光素子１２０の発光強度が大であり、一方の端部ＬＧ１の側に位置する発光素子１２０程、発光強度が小である。従って、検出対象空間１０Ｒには、他方の端部ＬＧ２に対応する角度方向から一方の端部ＬＧ１に対応する角度方向に向けて強度が単調に低下する第２光強度分布ＬＩＤ２が形成される。
【００７６】
それ故、本形態でも、実施の形態１と同様、光強度が連続して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とともに、複数の発光素子１２０から出射された検出光Ｌ２を利用するため、ライトガイドＬＧから出射される光強度が強い。従って、広い範囲にわたって対象物体Ｏｂの位置を高い精度で検出することができる等、実施の形態１と略同様な効果を奏する。
【００７７】
また、本形態では、第１光強度分布ＬＩＤ１および第２光強度分布ＬＩＤ２を形成するのにライトガイドＬＧが１つでよいので、位置検出装置１０の小型化を図ることができる。しかも、第１期間および第２期間に点灯する発光素子１２０の数が多いので、第１光強度分布ＬＩＤ１および第２光強度分布ＬＩＤ２における光強度のレベルを高めることができる。それ故、ライトガイドＬＧから離間するような位置でも対象物体の位置を高い精度で検出することができる。
【００７８】
［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１２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。
【００７９】
［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。
【００８０】
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。
【００８１】
かかる入力機能付き表示システム１００において、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。
【００８２】
（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。
【００８３】
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。
【００８４】
かかる入力機能付き投射型表示システム２００において、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、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。
【００８５】
なお、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。
【００８６】
（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。
【００８７】
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】
【００８８】
１・・位置検出システム、１０・・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検出用光源部、１３・・受光部、１３Ａ・・第１受光部、１３Ｂ・・第２受光部、４０・・視認面構成部材、４１・・視認面、５０・・位置検出部、１００・・入力機能付き表示システム、１２０・・発光素子、１２１・・第１発光素子、１２２・・第２発光素子、１３０・・受光素子、２００・・入力機能付き投射型表示システム、２５０・・画像投射装置、ＬＧ・・ライトガイド、ＬＧ３・・ライトガイドの外周側面、ＬＧ４・・ライトガイドの内周側面、ＬＧin・・光入射部、ＬＧout・・光出射面、Ｏｂ・・対象物体
【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位置検出装置であって、
第１期間に第１光強度分布を形成する第１検出光、および前記第１期間とは異なる第２期間に前記第１光強度分布と異なる第２光強度分布を形成する第２検出光を出射する光源部と、
当該光源部を駆動する光源駆動部と、
前記第１光強度分布および前記第２光強度分布が形成された空間に位置する前記対象物体により反射してきた前記第１検出光および前記第２検出光を受光する受光部と、
前記第１期間における前記受光部の受光強度、および前記第２期間における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、
を有し、
前記光源部は、外周側面に光出射面を備えて湾曲した形状のライトガイドと、該ライトガイドの内周側面において周方向の複数個所に設けられた光入射部の各々に配置された複数の発光素子と、を備えていることを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】
前記ライトガイドの内周側面には、当該ライトガイドの周方向に向く一方の側面が前記光入射部とされた楔状の突部が周方向の複数個所に設けられ、
前記複数の発光素子は各々、前記ライトガイドの周方向に出射光軸を向けていることを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項３】
前記第１光強度分布では、前記ライトガイドの一方端側から他方端側に向けて強度が減少し、前記第２光強度分布では、前記ライトガイドの他方端側から一方端側に向けて強度が減少していることを特徴とする請求項１または２に記載の位置検出装置。
【請求項４】
前記光源部は、前記ライトガイドおよび前記複数の発光素子を備えた第１光源モジュールおよび第２光源モジュールを備え、
前記第１光源モジュールおよび前記第２光源モジュールのうち、前記第１光源モジュールが前記第１検出光を出射し、前記第２光源モジュールが前記第２検出光を出射することを特徴とする請求項３に記載の位置検出装置。
【請求項５】
前記光源部では、１つの前記ライトガイドに対して、前記複数の発光素子として、複数の第１発光素子および複数の第２発光素子が設けられ、
前記光源部は、前記光源駆動部が前記第１発光素子を点灯させた際に前記第１検出光を出射し、前記第２発光素子を点灯させた際に前記第２検出光を出射することを特徴とする請求項３に記載の位置検出装置。
【請求項６】
前記光源部は、前記光源駆動部が前記複数の発光素子の発光強度を前記ライトガイドの一方端側から他方端側に向けて減少させたときに前記第１検出光を出射し、前記光源駆動部が前記複数の発光素子の発光強度を前記ライトガイドの他方端側から一方端側に向けて減少させたときに前記第２検出光を出射することを特徴とする請求項３に記載の位置検出装置。
【請求項７】
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での受光強度とが等しくなったときの前記第１期間に前記光源部に供給した駆動電流値および前記第２期間に前記光源部に供給した駆動電流値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１乃至６の何れか一項に記載の位置検出装置。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか一項に規定する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備え、
前記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ことを特徴とする入力機能付き表示システム。
【請求項９】
請求項１乃至７の何れか一項に規定する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備え、
前記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ことを特徴とする入力機能付き表示システム。
【請求項１】
対象物体の位置を光学的に検出する位置検出装置であって、
第１期間に第１光強度分布を形成する第１検出光、および前記第１期間とは異なる第２期間に前記第１光強度分布と異なる第２光強度分布を形成する第２検出光を出射する光源部と、
当該光源部を駆動する光源駆動部と、
前記第１光強度分布および前記第２光強度分布が形成された空間に位置する前記対象物体により反射してきた前記第１検出光および前記第２検出光を受光する受光部と、
前記第１期間における前記受光部の受光強度、および前記第２期間における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、
を有し、
前記光源部は、外周側面に光出射面を備えて湾曲した形状のライトガイドと、該ライトガイドの内周側面において周方向の複数個所に設けられた光入射部の各々に配置された複数の発光素子と、を備えていることを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】
前記ライトガイドの内周側面には、当該ライトガイドの周方向に向く一方の側面が前記光入射部とされた楔状の突部が周方向の複数個所に設けられ、
前記複数の発光素子は各々、前記ライトガイドの周方向に出射光軸を向けていることを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項３】
前記第１光強度分布では、前記ライトガイドの一方端側から他方端側に向けて強度が減少し、前記第２光強度分布では、前記ライトガイドの他方端側から一方端側に向けて強度が減少していることを特徴とする請求項１または２に記載の位置検出装置。
【請求項４】
前記光源部は、前記ライトガイドおよび前記複数の発光素子を備えた第１光源モジュールおよび第２光源モジュールを備え、
前記第１光源モジュールおよび前記第２光源モジュールのうち、前記第１光源モジュールが前記第１検出光を出射し、前記第２光源モジュールが前記第２検出光を出射することを特徴とする請求項３に記載の位置検出装置。
【請求項５】
前記光源部では、１つの前記ライトガイドに対して、前記複数の発光素子として、複数の第１発光素子および複数の第２発光素子が設けられ、
前記光源部は、前記光源駆動部が前記第１発光素子を点灯させた際に前記第１検出光を出射し、前記第２発光素子を点灯させた際に前記第２検出光を出射することを特徴とする請求項３に記載の位置検出装置。
【請求項６】
前記光源部は、前記光源駆動部が前記複数の発光素子の発光強度を前記ライトガイドの一方端側から他方端側に向けて減少させたときに前記第１検出光を出射し、前記光源駆動部が前記複数の発光素子の発光強度を前記ライトガイドの他方端側から一方端側に向けて減少させたときに前記第２検出光を出射することを特徴とする請求項３に記載の位置検出装置。
【請求項７】
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での受光強度とが等しくなったときの前記第１期間に前記光源部に供給した駆動電流値および前記第２期間に前記光源部に供給した駆動電流値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１乃至６の何れか一項に記載の位置検出装置。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか一項に規定する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備え、
前記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ことを特徴とする入力機能付き表示システム。
【請求項９】
請求項１乃至７の何れか一項に規定する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備え、
前記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ことを特徴とする入力機能付き表示システム。
【図１】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図３】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図３】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−１９４１３１（Ｐ２０１２−１９４１３１Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５９８０１（Ｐ２０１１−５９８０１）
【出願日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
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