光学式位置検出装置、光学式位置検出装置の校正方法、および位置検出機能付き表示装置
【課題】複数の位置検出用光源から出射された位置検出光の強度分布を利用して位置検出を行なう場合でも、複数の位置検出用光源の全てに対して出射光量の校正を行なうことのできる光学式位置検出装置、光学式位置検出装置の校正方法、および光学式位置検出装置を備えた位置検出機能付き表示装置を提供すること。
【解決手段】光学式位置検出装置１０では、検出領域１０Ｒに形成した位置検出光の強度分布を利用して対象物体Ｏｂの位置を検出することから、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄの出射光量の校正を行なう。かかる校正の際、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄは、光検出器１５が位置する側とは反対の第２方向Ｙ２に発光部１２１が向いている。そこで、第１補助光源１２Ｖおよび第２補助光源１２Ｗから出射された光の検出結果に基づいて、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄのみを点灯させた状態での出射光量の校正を行なう。
【解決手段】光学式位置検出装置１０では、検出領域１０Ｒに形成した位置検出光の強度分布を利用して対象物体Ｏｂの位置を検出することから、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄの出射光量の校正を行なう。かかる校正の際、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄは、光検出器１５が位置する側とは反対の第２方向Ｙ２に発光部１２１が向いている。そこで、第１補助光源１２Ｖおよび第２補助光源１２Ｗから出射された光の検出結果に基づいて、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄのみを点灯させた状態での出射光量の校正を行なう。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出領域内の対象物体の位置を光学的に検出する光学式位置検出装置、光学式位置検出装置における校正方法、および光学式位置検出装置を備えた位置検出機能付き表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話、カーナビゲーション、パーソナルコンピューター、券売機、銀行の端末などの電子機器では、近年、液晶装置などの画像生成装置の前面にタッチパネルが配置された位置検出機能付き表示装置が用いられ、かかる位置検出機能付き表示装置では、画像生成装置に表示された画像を参照しながら、情報の入力を行なう。このようなタッチパネルは、検出領域内において対象物体の位置を検出する位置検出装置として構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の位置検出装置は光学式であり、液晶パネルなどの直視型表示パネルに対して入力操作側に導光板を設け、導光板に対して入力操作側とは反対側に光源および受光素子などを配置する。そして、光源から出射された位置検出光を導光板を介して入力操作側に出射し、対象物体で反射した位置検出光を受光素子で受光する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＵＳＰａｔｅｎｔ Ｎｏ．６９２７３８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここに、本願発明者は、特許文献１に記載の構造を応用して、図１４（ａ）、（ｂ）に模式的に示す光学式位置検出装置を提案するものである。かかる構成の光学式位置検出装置では、検出領域１０Ｒの面内方向に位置検出光の強度分布を順次逆向きで形成し、かかる検出領域１０Ｒにおいて対象物体Ｏｂにより反射した位置検出光を光検出器１５で検出する。例えば、位置検出用光源１２Ａから位置検出光Ｌ２ａを出射したときと、位置検出用光源１２Ｂから位置検出光Ｌ２ｂを出射したときでは、図１４（ｃ）に示すように、導光板１３から検出領域１０Ｒに出射された位置検出光の光強度分布が相違する。従って、位置検出光Ｌ２ａを出射したときと、位置検出光Ｌ２ｂを出射したときの光検出器１５での受光結果を比較すれば、矢印Ａで示す方向の対象物体Ｏｂの位置を検出することができる。また、位置検出用光源１２Ｃから位置検出光Ｌ２ｃを出射したときと、位置検出用光源１２Ｄから位置検出光Ｌ２ｄを出射したときの光検出器１５での受光結果を比較すれば、矢印Ｂで示す方向の対象物体Ｏｂの位置を検出することができる。
【０００６】
かかる光学式位置検出装置では、検出領域１０Ｒの面内方向に順次逆向きで形成した位置検出光の強度分布における絶対強度あるいは相対強度が一定であることが必要であるため、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄの出射光量の校正が行なわれる。かかる校正は、対象物体Ｏｂが存在しない状態で位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄを順次点灯させ、その間の光検出器１５での受光結果を監視して行なう。
【０００７】
しかしながら、図１４に示す構成において、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄは発光部が光検出器１５が位置する側とは反体側に向いているため、対象物体Ｏｂが存在しない場合、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄから出射された光が光検出器１５に一切入射しない。このため、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄの出射強度の校正を行なえないという問題点がある。なお、図１４に示す形態は、本発明の参考例であって従来技術ではない。
【０００８】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、複数の位置検出用光源から出射された位置検出光の強度分布を利用して位置検出を行なう場合でも、複数の位置検出用光源の全てに対して出射光量の校正を行なうことのできる光学式位置検出装置、光学式位置検出装置の校正方法、および光学式位置検出装置を備えた位置検出機能付き表示装置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、検出領域内の対象物体の位置を光学的に検出するための光学式位置検出装置であって、前記検出領域に位置検出光を出射して当該検出領域に前記位置検出光の強度分布を形成する位置検出用光源装置と、前記検出領域に隣接する位置で当該検出領域に受光部を向ける光検出器と、前記対象物体で反射した前記位置検出光の前記光検出器での受光結果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、前記位置検出用光源装置は、前記検出領域に位置検出光を出射する複数の位置検出用光源と、前記光検出器の受光部に発光部を向けた補助光源と、該補助光源から出射された光の前記検出領域内への進入を阻止する遮光部と、を備えていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、検出領域に位置検出光を出射して当該検出領域に前記位置検出光の強度分布を形成する位置検出用光源装置と、前記検出領域に隣接する位置で当該検出領域に受光部を向ける光検出器と、前記対象物体で反射した前記位置検出光の前記光検出器での受光結果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、を有する光学式位置検出装置の校正方法であって、前記位置検出用光源装置には、前記位置検出光を出射する複数の位置検出用光源と、前記光検出器の受光部に発光部を向けた補助光源と、該補助光源から出射された光の前記検出領域内への進入を阻止する遮光部と、を設けておき、前記複数の位置検出用光源のうちの少なくとも一部の位置検出用光源の出射光量の校正については、前記補助光源から出射された光の前記受光素子での検出結果に基づいて行なうことを特徴とする。
【００１１】
本発明では、検出領域に形成した位置検出光の強度分布を利用して対象物体の位置を検出することから、強度分布の絶対強度、あるいは順次形成した強度分布の相対強度が一定であることが必要である。このため、位置検出用光源の出射光量の校正を行なう。かかる校正は、例えば、検出領域内に対象物体が存在しない状態で位置検出用光源を順次点灯させ、その間の光検出器での受光結果に基づいて行なう。その際、少なくとも一部の位置検出用光源から放出された位置検出光が光検出器に入射しない場合でも、補助光源から出射された光が光検出器に入射するため、補助光源から出射された光の検出結果に基づいて出射光量の校正を行なうことができる。それ故、複数の位置検出用光源から出射された位置検出光の強度分布を利用して位置検出を行なう場合でも、複数の位置検出用光源の全てに対して出射光量の校正を行なうことができる。また、補助光源から出射された光に対しては、検出領域内への進入を阻止する遮光部が設けられているため、補助光源から出射された光によって位置検出が妨げられることがない。
【００１２】
本発明において、前記補助光源は、前記複数の位置検出用光源の少なくとも一部と同時に駆動される構成を採用することができる。かかる構成を採用した場合、位置検出時、補助光源からも光が出射されるが、かかる光は遮光部で遮られるため、位置検出に支障がない。
【００１３】
本発明において、前記光検出器の中心光軸の延在方向および該中心光軸に平行な仮想線の延在方向において前記光検出器が位置する側を第１方向とし、前記光検出器が位置する側とは反対側を第２方向としたとき、前記位置検出用光源装置は、前記位置検出用光源として、前記第１方向に発光部を向けて前記位置検出光を放出する第１位置検出用光源と、前記第２方向に発光部を向けて前記位置検出光を放出する第２位置検出用光源と、を備え、前記補助光源は、前記第２位置検出用光源と同時に駆動される構成を採用することができる。かかる構成によれば、第２位置検出用光源から放出された位置検出光は光検出器に入射しないが、補助光源から出射された光が光検出器に入射するため、補助光源から出射された光の検出結果に基づいて出射光量の校正を行なうことができる。
【００１４】
本発明において、前記第２位置検出用光源と前記補助光源とは、並列あるいは直列に電気的接続されていることが好ましい。かかる構成によれば、第２位置検出用光源と前記補助光源を連動した条件で駆動することができるので、補助光源から出射された光に基づいて第２位置検出用光源の出射光量の校正を行なっても、校正を正確に行なうことができる。
【００１５】
本発明において、前記検出領域は四角形の平面形状を備え、前記光検出器は、前記検出領域の第１辺部分に隣接する位置において当該第１辺部分に対向する第２辺部分に中心光軸を向けて配置され、前記第２位置検出用光源は、前記検出領域の前記第１辺部分の両側に位置する２つの第１角部分に相当する位置で発光部を前記検出領域の対角方向に向けて配置され、前記第１位置検出用光源は、前記第２辺部分の両側に位置する２つの第２角部分に相当する位置で発光部を前記検出領域の対角方向に向けて配置され、前記補助光源として、前記２つの第１角部分のうちの一方の第１角部分に相当する位置に設けられた前記第２位置検出用光源と同時に駆動される第１補助光源と、他方の第１角部分に相当する位置に設けられた前記第２位置検出用光源と同時に駆動される第２補助光源と、が設けられている構成を採用することができる。
【００１６】
本発明において、前記位置検出用光源装置は、前記位置検出用光源から放出された前記位置検出光を内部に採り込んで光出射面から出射する導光板を備え、当該導光板の前記光出射面に平面視で重なる位置に前記検出領域が設けられている構成を採用することができる。
【００１７】
上記課題を解決するために、本発明の別の形態は、検出領域内の対象物体の位置を光学的に検出するための光学式位置検出装置であって、前記検出領域に位置検出光を出射して当該検出領域に前記位置検出光の強度分布を形成する位置検出用光源装置と、前記検出領域に隣接する位置で当該検出領域に中心光軸を向ける第１光検出器と、前記対象物体で反射した前記位置検出光の前記第１光検出器での受光結果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、前記位置検出用光源装置は、前記位置検出光を放出する複数の位置検出用光源を備え、前記検出領域に隣接する位置には、前記第１光検出器の中心光軸に直交する方向、あるいは前記第１方向に中心光軸を向けた第２光検出器を備えていることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、検出領域に位置検出光を出射して当該検出領域に前記位置検出光の強度分布を形成する位置検出用光源装置と、前記検出領域に隣接する位置で当該検出領域に受光部を向ける第１光検出器と、前記対象物体で反射した前記位置検出光の前記第１光検出器での受光結果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、を有する光学式位置検出装置の校正方法であって、前記検出領域に隣接する位置に、前記第１光検出器の中心光軸に直交する方向あるいは前記第１方向に中心光軸を向けた第２光検出器を設けておき、前記位置検出用光源装置に設けられた複数の位置検出用光源のうちの少なくとも一部の位置検出用光源の出射光量の校正については、前記第２光検出器での受光結果に基づいて行なうことを特徴とする。
【００１９】
本発明では、検出領域に形成した位置検出光の強度分布を利用して対象物体の位置を検出することから、強度分布の絶対強度、あるいは順次形成した強度分布の相対強度が一定であることが必要である。このため、位置検出用光源の出射光量の校正を行なう。かかる校正は、例えば、検出領域内に対象物体が存在しない状態で位置検出用光源を順次点灯させ、その間の第１光検出器での受光結果に基づいて行なう。その際、少なくとも一部の位置検出用光源から放出された位置検出光が第１光検出器に入射しない場合があるが、かかる光は、第２光検出器に入射する。このため、第２光検出器での受光結果に基づいて、出射光量の校正を行なうことができる。それ故、複数の位置検出用光源から出射された位置検出光の強度分布を利用して位置検出を行なう場合でも、複数の位置検出用光源の全てに対して出射光量の校正を行なうことができる。
【００２０】
本発明において、前記第１光検出器の中心光軸の延在方向および該中心光軸に平行な仮想線の延在方向において前記第１光検出器が位置する側を第１方向とし、前記第１光検出器が位置する側とは反対側を第２方向としたとき、前記位置検出用光源装置は、前記位置検出用光源として、前記第１方向に発光部を向けて前記位置検出光を放出する第１位置検出用光源と、前記第２方向に発光部を向けて前記位置検出光を放出する第２位置検出用光源と、を備え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、第２位置検出用光源から放出された位置検出光は第１光検出器に入射しないが、第２光検出器に入射するため、第２位置検出用光源についても出射光量の校正を行なうことができる。
【００２１】
本発明において、前記検出領域は四角形の平面形状を備え、前記第１光検出器は、前記検出領域の第１辺部分に隣接する位置において当該第１辺部分に対向する第２辺部分に中心光軸を向けて配置され、前記第２位置検出用光源は、前記検出領域の前記第１辺部分の両側に位置する２つの第１角部分に相当する位置で発光部を前記検出領域の対角方向に向けて配置され、前記第１位置検出用光源は、前記第２辺部分の両側に位置する２つの第２角部分に相当する位置で発光部を前記検出領域の対角方向に向けて配置され、前記第２光検出器は、前記検出領域の４つの辺部分のうち、前記第１辺部を除く３つの辺部分のいずれかに隣接する位置に配置されている構成を採用することができる。
【００２２】
本発明において、前記位置検出用光源装置は、前記位置検出用光源から放出された前記位置検出光を内部に採り込んで光出射面から出射する導光板を備え、当該導光板の前記光出射面に平面視で重なる位置に前記検出領域が設けられている構成を採用することができる。
【００２３】
本発明を適用した光学式位置検出装置はいずれも、例えば、位置検出機能付き表示装置に用いられる。この場合、位置検出機能付き表示装置は、前記検出領域に対して平面的に重なる領域に画像を形成する画像生成装置を有することになる。
【００２４】
本発明に係る位置検出機能付き表示装置は、投射型表示装置などの各種表示装置の他、携帯電話、カーナビゲーション、パーソナルコンピューター、券売機、銀行の端末などの電子機器に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き表示装置の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の構成を示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置での位置検出方法を示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置での校正方法を示す説明図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る位置検出機能付き表示装置の構成を模式的に示す説明図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る光学式位置検出装置の構成を示す説明図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る光学式位置検出装置での位置検出方法を示す説明図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る光学式位置検出装置での校正方法を示す説明図である。
【図９】本発明の変形例１に係る光学式位置検出装置および光学式位置検出装置の分解斜視図である。
【図１０】本発明の変形例１に係る光学式位置検出装置および光学式位置検出装置の断面構成を示す説明図である。
【図１１】本発明の変形例２に係る光学式位置検出装置および光学式位置検出装置の分解斜視図である。
【図１２】本発明の変形例２に係る光学式位置検出装置および光学式位置検出装置の断面構成を示す説明図である。
【図１３】本発明に係る位置検出機能付き表示装置を用いた電子機器の説明図である。
【図１４】本発明の参考例に係る光学式位置検出装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
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、検出領域内における面内方向をＸＹＺ直交座標におけるＸＹ面とし、検出領域内における面内方向に直交する方向をＺ軸方向として説明する。
【００２７】
［実施の形態１］
（位置検出機能付き表示装置の全体構成）
図１は、本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き表示装置の構成を模式的に示す説明図であり、図１（ａ）、（ｂ）は、位置検出機能付き表示装置の要部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。
【００２８】
図１（ａ）、（ｂ）に示す位置検出機能付き表示装置１００は、光学式位置検出装置１０と画像生成装置２００とを備えており、光学式位置検出装置１０は、画像生成装置２００によって表示された画像に基づいて指などの対象物体を検出領域１０Ｒに接近させた際、対象物体Ｏｂの平面的な位置（Ｘ座標位置およびＹ座標位置）を検出する。
【００２９】
詳しくは後述するように、光学式位置検出装置１０は、赤外光からなる位置検出光を放出する複数の位置検出用光源１２を備えた位置検出用光源装置１１と、検出領域１０Ｒに受光部１５１を向けた光検出器１５とを有している。本形態において、位置検出用光源装置１１は、ＸＹ平面に平行に配置された導光板１３も備えている。光検出器１５は、フォトダイオードやフォトトランジスターなどの受光素子を備えている。
【００３０】
本形態において、画像生成装置２００は投射型であり、導光板１３の前面側（入力操作側）に重ねて配置されたスクリーン部材２２０と、スクリーン部材２２０の一方面２２０ｓ側に表示光を拡大投射する画像投射装置２５０とを有しており、画像生成装置２００は、スクリーン部材２２０上に画像表示領域２０Ｒを有している。かかるスクリーン部材２２０に対して画像投射装置２５０が位置する一方面２２０ｓ側には、光学式位置検出装置１０の検出領域１０Ｒが位置し、スクリーン部材２２０の他方面２２０ｔ側には、導光板１３および位置検出用光源１２を備えた位置検出用光源装置１１が配置されている。本形態において、画像表示領域２０Ｒは検出領域１０Ｒと略重なる領域である。
【００３１】
本形態において、スクリーン部材２２０としては、以下に説明する各種のものを用いることができるが、いずれの場合も、赤外光を通過可能な材質からなる。まず、スクリーン部材２２０としては、表面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を用いることができる。また、スクリーン部材２２０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を用いることができる。さらに、スクリーン部材２２０としては、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や、表面に細かいガラス粉末が塗布して光の反射率を高めたピーススクリーンを用いることもできる。かかるスクリーン部材２２０は、吊下型の手動式の受光素子付きスクリーン、あるいは電動式の受光素子付きスクリーンとして構成される。
【００３２】
なお、図１（ａ）、（ｂ）には、スクリーン部材２２０の正面に画像投射装置２５０が配置された例を示してあるが、画像投射装置２５０については、図１（ｂ）に一点鎖線で示すように、斜め方向からスクリーン部材２２０に向けて表示光を投射する場合もある。
【００３３】
（光学式位置検出装置１０の基本構成）
図２は、本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置１０の構成を示す説明図であり、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、光学式位置検出装置１０の断面構成を模式的に示す説明図、光学式位置検出装置に用いた導光板１３などの構成を示す説明図、および導光板１３内での位置検出用赤外光の減衰状態を示す説明図である。なお、図２では、Ｚ軸方向を上下方向として表してある。
【００３４】
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、本形態の光学式位置検出装置１０において、位置検出用光源装置１１は、長方形の平面形状を有する導光板１３を備えており、導光板１３の側端面１３ｍでは、長辺に相当する辺部分１３ｋ、１３ｌ同士がＹ軸方向で対向し、短辺に相当する辺部分１３ｉ、１３ｊ同士がＸ軸方向で対向している。また、光学式位置検出装置１０は、検出領域１０Ｒに受光部１５１を向けた光検出器１５を備えている。
【００３５】
位置検出用光源装置１１は、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを放出する４つの位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄ（図１に示す位置検出用光源１２）と、４つの位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄを各々独立して駆動する光源駆動回路４６０とを有している。
【００３６】
本形態において、導光板１３の側端面１３ｍのうち、角部分１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ、１３ｈには、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄが配置されており、導光板１３の角部分１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ、１３ｈにおいて位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄが対向する部分が光入射部１３ａ〜１３ｄになっている。ここで、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄは、発光部１２１を導光板１３の対角方向に向けて配置されている。なお、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄは光入射部１３ａ〜１３ｄと密接するように配置されていることが好ましい。
【００３７】
導光板１３は、光入射部１３ａ〜１３ｄから入射した後、導光板１３内部を伝播した位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを出射する光出射面１３ｓを一方の表面（図示上面）に備えており、かかる光出射面１３ｓと側端面１３ｍとは直交している。
【００３８】
導光板１３は、ポリカーボネートやアクリル樹脂などの透明な樹脂板で構成されている。導光板１３において、光出射面１３ｓ、または光出射面１３ｓの反対側の背面１３ｔには、表面凹凸構造、プリズム構造、散乱層（図示せず）などが設けられており、このような光散乱構造によって、光入射部１３ａ〜１３ｄから入射して内部を伝播する光は、その伝播方向に進むに従って徐々に偏向されて光出射面１３ｓより出射される。なお、導光板１３の光出射側には、必要に応じて、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの均―化を図るために、プリズムシートや光散乱板などの光学シートが配置される場合もある。
【００３９】
位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄは、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）などの発光素子で構成され、駆動回路（図示せず）から出力される駆動信号に応じて、赤外光からなる位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを発散光として放出する。位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの種類は、特に限定されないが、可視光とは波長分布が異なるか、点滅などの変調が加えられることで発光態様が異なればよい。また、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄは、指やタッチペンなどの対象物体Ｏｂにより効率的に反射される波長域を有することが好ましい。従って、対象物体Ｏｂが指などの人体であれば、人体の表面で反射率の高い赤外線（特に可視光領域に近い近赤外線、例えば波長で８５０ｎｍ付近）、あるいは９５０ｎｍであることが望ましい。
【００４０】
位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄは本質的に複数設けられ、相互に異なる位置から位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを放出するように構成される。４つの位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄのうち、対角位置の位置検出用光源が第１光源対を構成し、他の２つの位置検出用光源が第２光源対を構成している。また、４つの位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄのうち、隣り合う２つの位置検出用光源が第１光源対を構成し、他の２つの位置検出用光源が第２光源対を構成することもある。
【００４１】
検出領域１０Ｒは、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄが視認側（操作側）に出射される領域であり、対象物体Ｏｂによる反射光が生じうる領域である。本形態において、検出領域１０Ｒの平面形状は、四角形状であり、Ｙ軸方向で対向する長辺としての辺部分１０ａ、１０ｂと、Ｘ軸方向で対向する短辺としての辺部分１０ｃ、１０ｄとを備えている。
【００４２】
検出領域１０Ｒの４つの辺部分１０ａ〜１０ｄのうち、１つの辺部分１０ｂ（第１辺部分）の長さ方向の略中央部分に隣接する箇所には光検出器１５が配置されている。光検出器１５は、検出領域１０Ｒに受光部１５１を向けており、その中心光軸Ｌ１５は、辺部分１０ａ（第２辺部分）および辺部分１０ｂに直交し、辺部分１０ｃ、１０ｄに平行である。光検出器１５には、位置検出部４５１を備えた集積回路４５０が接続されており、位置検出部４５１は、光検出器１５での検出結果に基づいて、対象物体Ｏｂの位置を検出する。
【００４３】
ここで、導光板１３と検出領域１０Ｒとは、長辺同士（辺部分１３ｋ、１０ａ同士、辺部分１３ｌ、１０ｂ同士）が同一の方向に位置し、短辺同士（辺部分１３ｉ、１０ｄ同士、辺部分１３ｊ、１０ｃ同士）が同一の方向に位置している。従って、導光板１３において、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄが配置された角部分１３ｆ、１３ｈは、検出領域１０Ｒの辺部分１０ｂ（第１辺部分の両側に位置する２つの第１角部分）に相当する位置である。また、導光板１３において、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃが配置された角部分１３ｅ、１３ｇは、検出領域１０Ｒの辺部分１０ａ（第２辺部分の両側に位置する２つの第２角部分）に相当する位置である。
【００４４】
このように構成した位置検出機能付き表示装置１００において、位置検出光Ｌ２ａと位置検出光Ｌ２ｂは、導光板１３の内部では、矢印Ａで示す方向において互いに逆向きに伝播しながら、光出射面１３ｓから出射される。また、位置検出光Ｌ２ｃと位置検出光Ｌ２ｄは、矢印Ａで示す方向に対して交差する方向（矢印Ｂで示す方向）において互いに逆向きに伝播しながら光出射面１３ｓから出射される。従って、導光板１３から検出領域１０Ｒに出射される位置検出光Ｌ２ａの光量は、図２（ｃ）に実線で示すように、位置検出用光源１２Ａからの距離に伴って直線的に減衰する強度分布を有することになる。また、検出領域１０Ｒに出射される位置検出光Ｌ２ｂの光量は、図２（ｃ）に点線で示すように、位置検出用光源１２Ｂからの距離に伴って直線的に減衰する強度分布を有することになる。
【００４５】
（ＸＹ座標を検出するための基本原理）
集積回路４５０に構成した位置検出部４５１において、光検出器１５での検出に基づいて対象物体ＯｂのＸＹ座標の取得方法について説明する。この位置情報の取得方法は種々のものが考えられるが、例えば、そのー例として、二つの位置検出光の検出光量の比率に基づいてそれらの減衰係数の比率を求め、この減衰係数の比率から両位置検出光の伝播距離を求めることにより、対応する二つの光源を結ぶ方向の位置座標を求める方法などが挙げられる。また、二つの位置検出光の検出光量の差を求め、この差から、対応する二つの光源を結ぶ方向の位置座標を求める方法が挙げられる。これらいずれの方法においても、光検出器１５からの出力値をそのまま演算に用いる方法、光検出器１５を介してキャパシタに蓄電あるいは放電させてキャパシタの端子間電圧が所定の電圧になるまでの時間を演算に用いる方法などを挙げることができる。いずれの場合も、以下に説明する性質を利用したものである。
【００４６】
まず、位置検出機能付き表示装置１００においては、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄから放出された位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄは各々、光入射部１３ａ〜１３ｄから導光板１３の内部に入射し、導光板１３の内部を伝播しながら徐々に光出射面１３ｓから出射される。その結果、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄは、光出射面１３ｓから面状に放出される。
【００４７】
例えば、位置検出光Ｌ２ａは光入射部１３ａから光入射部１３ｂに向けて導光板１３の内部を伝播しながら徐々に光出射面１３ｓから放出されていく。同様に、位置検出光Ｌ２ｃ、Ｌ２ｄも導光板１３の内部を伝播しながら徐々に光出射面１３ｓから放出されていく。従って、検出領域１０Ｒに指などの対象物体Ｏｂが配置されると、対象物体Ｏｂにより上記位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄが反射され、その反射光の一部が上記光検出器１５により検出される。
【００４８】
ここで、検出領域１０Ｒに出射される位置検出光Ｌ２ａの光量は、図２（ｃ）に実線で示すように、位置検出用光源１２Ａからの距離に伴って直線的に減衰し、検出領域１０Ｒに出射される位置検出光Ｌ２ｂの光量は、図２（ｃ）に点線で示すように、位置検出用光源１２Ｂからの距離に伴って直線的に減衰すると考えられる。
【００４９】
また、位置検出用光源１２Ａの制御量（例えば電流量）、変換係数、および放出光量をＩａ、ｋ、およびＥａとし、位置検出用光源１２Ｂの制御量（電流量）、変換係数、および放出光量をＩｂ、ｋ、およびＥｂとすれば、
Ｅａ＝ｋ・Ｉａ
Ｅｂ＝ｋ・Ｉｂ
となる。また、位置検出光Ｌ２ａの減衰係数、および検出光量をｆａ、およびＧａとし、位置検出光Ｌ２ｂの減衰係数、および検出光量をｆｂ、およびＧｂとすれば、
Ｇａ＝ｆａ・Ｅａ＝ｆａ・ｋ・Ｉａ
Ｇｂ＝ｆｂ・Ｅｂ＝ｆｂ・ｋ・Ｉｂ
となる。
【００５０】
従って、光検出器１５において両位置検出光の検出光量の比であるＧａ／Ｇｂが検出できるとすれば、
Ｇａ／Ｇｂ＝（ｆａ・Ｅａ）／（ｆｂ・Ｅｂ）＝（ｆａ／ｆｂ）・（Ｉａ／Ｉｂ）
となるから、放出光量の比Ｅａ／Ｅｂ、および制御量の比Ｉａ／Ｉｂに相当する値が分かれば、減衰係数の比ｆａ／ｆｂが分る。この減衰係数の比と両位置検出光の伝播距離の比との間に直線関係があれば、この直線関係を予め設定しておくことで、対象物体Ｏｂの位置情報を得ることができる。
【００５１】
上記減衰係数の比ｆａ／ｆｂを求める方法としては、例えば、位置検出用光源１２Ａと位置検出用光源１２Ｂを逆相で点滅（例えば、矩形波状若しくは正弦波状の駆動信号を伝播距離の差に起因する位相差が無視できる周波数で相互に１８０度の位相差を持つように動作）させた上で、検出光量の波形を解析する。より現実的には、例えば、一方の制御量Ｉａを固定し（Ｉａ＝Ｉｍ）、検出波形が観測できなくなるように、すなわち、検出光量の比Ｇａ／Ｇｂが１となるように他方の制御量ｌｂを制御し、このときの制御量Ｉｂ＝Ｉｍ・（ｆａ／ｆｂ）から上記減衰係数の比ｆａ／ｆｂを導出する。
【００５２】
また、両制御量の和が常に一定、すなわち、下式
Ｉｍ＝Ｉａ＋Ｉｂ
を満たすように制御してもよい。この場合には、下式
Ｉｂ＝Ｉｍ・ｆｂ／（ｆａ十ｆｂ）
となるので、
ｆｂ／（ｆａ十ｆｂ）＝α
とすると、下式
ｆａ／ｆｂ＝（１−α）／α
により、減衰係数の比が求まる。
【００５３】
従って、対象物体Ｏｂの矢印Ａ方向の位置情報は、位置検出用光源１２Ａと位置検出用光源１２Ｂを相互に逆相で駆動することで取得することができる。また、対象物体Ｏｂの矢印Ｂ方向の位置情報は、位置検出用光源１２Ｃと位置検出用光源１２Ｄを相互に逆相で駆動することで取得することができる。それ故、制御系において上記Ａ方向とＢ方向の検出動作を順次行って対象物体ＯｂのＸＹ平面上の位置座標を取得できる。
【００５４】
上記のように、光検出器１５により検出される位置検出光の光量比に基づいて対象物体Ｏｂの検出領域１０Ｒ内の平面位置情報を取得するにあたって、例えば、マイクロプロセッサーユニット（ＭＰＵ）を用い、これにより所定のソフトウェア（動作プログラム）を実行することに従って処理を行う構成を採用することができる。また、論理回路などのハードウェアを用いた処理を利用することもできる。なお、集積回路４５０は、位置検出機能付き表示装置１００の一部として組み込まれていても良く、位置検出機能付き表示装置１００が搭載される電子機器の内部において構成されていてもよい。
【００５５】
（本形態の位置検出方法）
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での位置検出方法を示す説明図であり、図３（ａ）、（ｂ）は各々、導光板１３（検出領域１０Ｒ）の長辺方向（Ｘ軸方向）の位置検出、および短辺方向（Ｙ軸方向）の位置検出を行なう場合の説明図である。
【００５６】
本形態の光学式位置検出装置１０において、検出領域１０Ｒにおける対象物体ＯｂのＸ座標位置を検出するには、位置検出用光源装置１１において、光源駆動回路４６０は、図３（ａ）に示すように、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄを同相で駆動し、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｃを同相で駆動し、かつ、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄと位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｃとを逆相で駆動する。すなわち、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄを点灯させ、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｃを消灯させてＸ軸方向の一方方向が高い強度分布を形成する第１期間と、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｃを点灯させ、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄを消灯させてＸ軸方向の他方方向の出射強度が高い強度分布を形成する第２期間とを交互に設定する。従って、位置検出部４５１において、第１期間と第２期間とにおける光検出器１５の検出値の比や差を用いれば、検出領域１０Ｒでの対象物体ＯｂのＸ座標を検出することができる。
【００５７】
また、検出領域１０Ｒにおける対象物体ＯｂのＹ座標位置を検出するには、位置検出用光源装置１１において、光源駆動回路４６０は、図３（ｂ）に示すように、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃを同相で駆動し、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄを同相で駆動し、かつ、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃと位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄとを逆相で駆動する。すなわち、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃを点灯させ、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄを消灯させてＹ軸方向の一方方向が高い強度分布を形成する第１期間と、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄを点灯させ、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃを消灯させてＹ軸方向の他方方向の出射強度が高い強度分布を形成する第２期間とを交互に設定する。従って、位置検出部４５０において、第１期間と第２期間とにおける光検出器１５の検出値の比や差を用いれば、検出領域１０Ｒでの対象物体ＯｂのＹ座標を検出することができる。
【００５８】
なお、４つの位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄを同時に点灯させてＺ軸方向に位置検出光の強度分布を形成し、Ｚ座標の検出を行なってもよい。
【００５９】
（位置検出用光源の校正）
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での校正方法を示す説明図である。
【００６０】
本形態の光学式位置検出装置１０では、検出領域１０Ｒの面内方向に位置検出光の強度分布を順次逆向きで形成し、かかる検出領域１０Ｒにおいて対象物体Ｏｂにより反射した位置検出光を光検出器１５で検出する。従って、検出領域１０Ｒの面内方向に順次逆向きで形成した位置検出光では、強度分布の絶対強度あるいは相対強度が一定であることが必要である。このため、本形態では、対象物体Ｏｂが存在しない状態で位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄを順次点灯させ、その間の光検出器１５での受光結果に基づいて、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄの出射光量の校正を行なう。また、本形態では、図２に示すように、集積回路４５０には、光検出器１５から受光結果が出力される光源校正部４５３が設けられており、光源校正部４５３は、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄの出射光量の校正に基づいて、位置検出の際に光源駆動回路４６０から位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄに供給される駆動電流の補正を行う。
【００６１】
ここで、光検出器１５の中心光軸Ｌ１５の延在方向、および中心光軸Ｌ１５に平行な仮想線の延在方向において、光検出器１５が位置する側を第１方向Ｙ１とし、光検出器１５が位置する側とは反対側を第２方向Ｙ２としたとき、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄのうち、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃは、発光部１２１を第１方向Ｙ１に向けた第１位置検出用光源として構成されている。これに対して、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄは、発光部１２１を第２方向Ｙ２に向けた第２位置検出用光源として構成されており、かかる位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄ（第２位置検出用光源）から出射された位置検出光Ｌ２ｂ、Ｌ２ｄは、対象物体Ｏｂが存在しない状態では光検出器１５に入射しない。
【００６２】
そこで、本形態の光学式位置検出装置１０の位置検出用光源装置１１には、光検出器１５の受光部１５１に発光部１２１を向けた２つの補助光源（第１補助光源１２Ｖおよび第２補助光源１２Ｗ）が設けられている。第１補助光源１２Ｖおよび第２補助光源１２Ｗは、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄと同一特性の発光ダイオードである。本形態において、第１補助光源１２Ｖは、導光板１３の辺部分１３ｌにおいて、光検出器１５と位置検出用光源１２Ｂとの間に配置され、発光部１２１を辺部分１３ｌに沿う方向に向けている。また、第２補助光源１２Ｗは、導光板１３の辺部分１３ｌにおいて、光検出器１５と位置検出用光源１２Ｄとの間に配置され、発光部１２１を辺部分１３ｌに沿う方向に向けている。
【００６３】
ここで、第１補助光源１２Ｖは、位置検出用光源１２Ｂと同一のタイミングで同一の条件で光源駆動回路４６０によって駆動される。より具体的には、第１補助光源１２Ｖと位置検出用光源１２Ｂとは並列あるいは直列に電気的に接続されている。また、第２補助光源１２Ｗは、位置検出用光源１２Ｄと同一のタイミングで同一の条件で光源駆動回路４６０によって駆動される。より具体的には、第２補助光源１２Ｗと位置検出用光源１２Ｄとは並列あるいは直列に電気的に接続されている。
【００６４】
また、本形態の光学式位置検出装置１０の位置検出用光源装置１１では、第１補助光源１２Ｖから光検出器１５に向かう光路と、導光板１３の側端面１３ｍとの間に遮光部１９１が設けられており、第１補助光源１２Ｖから放出された光が検出領域１０Ｒに進入しないようになっている。また、第２補助光源１２Ｗから光検出器１５に向かう光路と、導光板１３の側端面１３ｍとの間にも遮光部１９２が設けられており、第２補助光源１２Ｗから放出された光が検出領域１０Ｒに進入しないようになっている。
【００６５】
このように構成した光学式位置検出装置１０において、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄの出射光量の校正を行なうには、まず、Ｘ軸方向における位置検出のための校正を行なう。より具体的には、図４（ａ）に示すように、対象物体Ｏｂが存在しない状態で位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｃを点灯させる一方、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄを消灯させて、矢印Ｘａで示す方向の強度分布を形成する。その際、第１補助光源１２Ｖも点灯する。次に、図４（ｂ）に示すように、対象物体Ｏｂが存在しない状態で位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄを点灯させる一方、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｃを消灯させて、矢印Ｘｂで示す方向の強度分布を形成する。その際、第２補助光源１２Ｗも点灯する。その間、光検出器１５での検出結果は、図２に示す集積回路４５０の光源校正部４５３に出力され、光源校正部４５３において校正が行なわれる。かかる校正の際、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｃから出射された位置検出光Ｌ２ｂ、Ｌ２ｃ、および位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄから出射された位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｄは、その一部が光検出器１５に入射するので、第１補助光源１２Ｖおよび第２補助光源１２Ｗが存在するか否かにかかわらず、校正を行なうことができる。
【００６６】
これに対して、Ｙ軸方向における位置検出のための校正を行なう際には、以下に説明するように、第１補助光源１２Ｖおよび第２補助光源１２Ｗを用いる。Ｙ軸方向における位置検出のための校正を行なうには、まず、図４（ｃ）に示すように、対象物体Ｏｂが存在しない状態で位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄを点灯させる一方、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃを消灯させて、矢印Ｙａで示す方向の強度分布を形成する。その際、第１補助光源１２Ｖおよび第２補助光源１２Ｗも点灯する。次に、図４（ｄ）に示すように、対象物体Ｏｂが存在しない状態で位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃを点灯させる一方、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄを消灯させて、矢印Ｙｂで示す方向の強度分布を形成する。その際、第１補助光源１２Ｖおよび第２補助光源１２Ｗは消灯状態にある。その間、光検出器１５での検出結果は、図２に示す集積回路４５０の光源校正部４５３に出力され、光源校正部４５３において校正が行なわれる。
【００６７】
かかる校正の際、図４（ｄ）に示す工程では、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃから出射された位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｃは、その一部が光検出器１５に入射する。これに対して、図４（ｃ）に示す工程では、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄから出射された位置検出光Ｌ２ｂ、Ｌ２ｄは、光検出器１５に入射しない。しかるに本形態では、図４（ｃ）に示す工程では、第１補助光源１２Ｖおよび第２補助光源１２Ｗから出射された光が光検出器１５に入射する。また、第１補助光源１２Ｖおよび第２補助光源１２Ｗは、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄと同一特性の発光ダイオードであって、同一の条件で駆動される。従って、第１補助光源１２Ｖおよび第２補助光源１２Ｗから出射された光に基づいて、第２位置検出用光源（位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄ）の校正を行なえば、発光部１２１を第２方向Ｙ２（光検出器１５が位置する側とは反対側）に向けた第２位置検出用光源（位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄ）のみを点灯させた状態での出射光量の校正を行なったことになる。
【００６８】
かかる校正を行なった後、光源校正部４５３は、図４（ａ）に矢印Ｘａで示す方向の強度分布と、図４（ｂ）に矢印Ｘｂで示す方向の強度分布とが等しく、かつ、図４（ｃ）に矢印Ｙａで示す方向の強度分布と、図４（ｄ）に矢印Ｙｂで示す方向の強度分布とが等しくなるように、位置検出の際に光源駆動回路４６０から位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄに供給される駆動電流の補正を行う。かかる校正は、光学式位置検出装置１０を製造した際に行なわれる。また、上記の校正は、光学式位置検出装置１０が出荷された後、実使用の際、例えば、電源供給が実施される度に行われる。
【００６９】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の光学式位置検出装置１０および位置検出機能付き表示装置１００では、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄが導光板１３の光出射面１３ｓから出射され、これが導光板１３の出射側に配置された対象物体Ｏｂによって反射されると、この反射光が光検出器１５によって検出される。ここで、検出領域１０Ｒにおける位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの強度と位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄからの距離とが所定の相関性を有しているので、光検出器１５を介して得られた受光強度から対象物体ＯｂのＸＹ座標を検出することができる。
【００７０】
また、かかる検出方式によれば、スクリーン部材２２０の一方面２２０ｓ側に位置検出光の光強度分布を形成すればよいので、必ずしもスクリーン部材２２０の前側に導光板１３を配置する必要がないので、スクリーン部材２２０に画像を表示するタイプの位置検出機能付き表示装置１００を構成するのに適している。
【００７１】
さらに、本形態では、検出領域１０Ｒに形成した位置検出光の強度分布を利用して対象物体Ｏｂの位置を検出することから、強度分布の絶対強度、あるいは順次形成した強度分布の相対強度が一定であることが必要である。このため、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄの出射光量の校正を行なう。かかる校正の際、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄ（第２位置検出用光源）は、光検出器１５が位置する側とは反対の第２方向Ｙ２に発光部１２１が向いているため、検出領域１０Ｒ内に対象物体Ｏｂが存在しない場合、位置検出光が光検出器１５に入射しない。しかるに本形態では、光検出器１５の受光部１５１に発光部１２１を向けた補助光源（第１補助光源１２Ｖおよび第２補助光源１２Ｗ）を備えており、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄの出射光量の校正を行なう際、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄと同時に駆動された第１補助光源１２Ｖおよび第２補助光源１２Ｗから出射された光を光検出器１５に入射させる。このため、第１補助光源１２Ｖおよび第２補助光源１２Ｗから出射された光の検出結果に基づいて、第２位置検出用光源（位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄ）のみを点灯させた状態での出射光量の校正を行なうことができる。
【００７２】
また、第１補助光源１２Ｖおよび第２補助光源１２Ｗから出射された光に対しては、検出領域１０Ｒ内への進入を阻止する遮光部（第１遮光部１９１および第２遮光部１９２）が設けられているため、第１補助光源１２Ｖおよび第２補助光源１２Ｗから出射された光によって位置検出が妨げられることがない。
【００７３】
［実施の形態２］
（全体構成）
図５は、本発明の実施の形態２に係る位置検出機能付き表示装置の構成を模式的に示す説明図であり、図５（ａ）、（ｂ）は、位置検出機能付き表示装置の要部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。図６は、本発明の実施の形態２に係る光学式位置検出装置１０の構成を示す説明図であり、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、光学式位置検出装置１０の断面構成を模式的に示す説明図、光学式位置検出装置に用いた導光板１３などの構成を示す説明図、および導光板１３内での位置検出用赤外光の減衰状態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。
【００７４】
図５（ａ）、（ｂ）に示す位置検出機能付き表示装置１００は、光学式位置検出装置１０と画像生成装置２００とを備えており、光学式位置検出装置１０は、画像生成装置２００によって表示された画像に基づいて指などの対象物体を検出領域１０Ｒに接近させた際、対象物体Ｏｂの平面的な位置（Ｘ座標位置およびＹ座標位置）を検出する。光学式位置検出装置１０は、赤外光からなる位置検出光を放出する複数の位置検出用光源１２を備えた位置検出用光源装置１１と、検出領域１０Ｒに受光部１５１を向けた第１光検出器１５Ａとを有している。本形態において、位置検出用光源装置１１は、ＸＹ平面に平行に配置された導光板１３も備えている。光検出器１５は、フォトダイオードやフォトトランジスターなどの受光素子を備えている。画像生成装置２００は投射型であり、導光板１３の前面側（入力操作側）に重ねて配置されたスクリーン部材２２０と、スクリーン部材２２０の一方面２２０ｓ側に表示光を拡大投射する画像投射装置２５０とを有しており、画像生成装置２００は、スクリーン部材２２０上に画像表示領域２０Ｒを有している。
【００７５】
図６（ａ）、（ｂ）に示すように、本形態の光学式位置検出装置１０において、位置検出用光源装置１１は、長方形の平面形状を有する導光板１３を備えており、導光板１３の側端面１３ｍのうち、角部分１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ、１３ｈには、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄが配置されている。
【００７６】
検出領域１０Ｒは、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄが視認側（操作側）に出射される領域であり、対象物体Ｏｂによる反射光が生じうる領域である。本形態において、検出領域１０Ｒの平面形状は、四角形状であり、４つの辺部分１０ａ〜１０ｄのうち、１つの辺部分１０ｂ（第１辺部分）の長さ方向の略中央部分に隣接する箇所に第１光検出器１５Ａが配置されている。第１光検出器１５Ａは、検出領域１０Ｒに受光部１５１を向けており、その中心光軸Ｌ１５Ａは、辺部分１０ａ（第２辺部分）および辺部分１０ｂに直交し、辺部分１０ｃ、１０ｄに平行である。
【００７７】
また、本形態において、検出領域１０Ｒの辺部分１０ｄ（第３辺部分）の長さ方向の略中央部分に隣接する箇所には第２光検出器１５Ｂが配置されている。第２光検出器１５Ｂは、検出領域１０Ｒに受光部１５１を向けており、その中心光軸Ｌ１５Ｂは、第１光検出器１５Ａの中心光軸Ｌ１５Ａと直交している。
【００７８】
ここで、導光板１３と検出領域１０Ｒとは、長辺同士（辺部分１３ｋ、１０ａ同士、辺部分１３ｌ、１０ｂ同士）が同一の方向に位置し、短辺同士（辺部分１３ｉ、１０ｄ同士、辺部分１３ｊ、１０ｃ同士）が同一の方向に位置している。従って、導光板１３において、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄが配置された角部分１３ｆ、１３ｈは、検出領域１０Ｒの辺部分１０ｂ（第１辺部分の両側に位置する２つの第１角部分）に相当する位置である。また、導光板１３において、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃが配置された角部分１３ｅ、１３ｇは、検出領域１０Ｒの辺部分１０ａ（第２辺部分の両側に位置する２つの第２角部分）に相当する位置である。
【００７９】
第１光検出器１５Ａには、位置検出部４５１を備えた集積回路４５０が接続されており、位置検出部４５１は、第１光検出器１５Ａでの検出結果に基づいて、対象物体Ｏｂの位置を検出する。また、位置検出部４５１は、第１光検出器１５Ａおよび第２光検出器５Ｂ双方での検出結果、あるいは第２光検出器５Ｂでの検出結果に基づいて、対象物体Ｏｂの位置を検出することもできる。
【００８０】
このように構成した位置検出機能付き表示装置１００において、位置検出光Ｌ２ａと位置検出光Ｌ２ｂは、導光板１３の内部では、矢印Ａで示す方向において互いに逆向きに伝播しながら、光出射面１３ｓから出射される。また、位置検出光Ｌ２ｃと位置検出光Ｌ２ｄは、矢印Ａで示す方向に対して交差する方向（矢印Ｂで示す方向）において互いに逆向きに伝播しながら光出射面１３ｓから出射される。従って、導光板１３から検出領域１０Ｒに出射される位置検出光Ｌ２ａの光量は、図６（ｃ）に実線で示すように、位置検出用光源１２Ａからの距離に伴って直線的に減衰する強度分布を有することになる。また、検出領域１０Ｒに出射される位置検出光Ｌ２ｂの光量は、図６（ｃ）に点線で示すように、位置検出用光源１２Ｂからの距離に伴って直線的に減衰する強度分布を有することになる。
【００８１】
（本形態の位置検出方法）
図７は、本発明の実施の形態２に係る光学式位置検出装置での位置検出方法を示す説明図であり、図７（ａ）、（ｂ）は各々、導光板１３（検出領域１０Ｒ）の長辺方向（Ｘ軸方向）の位置検出、および短辺方向（Ｙ軸方向）の位置検出を行なう場合の説明図である。
【００８２】
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と同様、検出領域１０Ｒにおける対象物体ＯｂのＸ座標位置を検出するには、位置検出用光源装置１１において、光源駆動回路４６０は、図７（ａ）に示すように、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄを同相で駆動し、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｃを同相で駆動し、かつ、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄと位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｃとを逆相で駆動する。すなわち、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄを点灯させ、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｃを消灯させてＸ軸方向の一方方向が高い強度分布を形成する第１期間と、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｃを点灯させ、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄを消灯させてＸ軸方向の他方方向の出射強度が高い強度分布を形成する第２期間とを交互に設定する。従って、位置検出部４５１において、第１期間と第２期間とにおける第１光検出器１５Ａの検出値の比や差を用いれば、検出領域１０Ｒでの対象物体ＯｂのＸ座標を検出することができる。
【００８３】
また、検出領域１０Ｒにおける対象物体ＯｂのＹ座標位置を検出するには、位置検出用光源装置１１において、光源駆動回路４６０は、図７（ｂ）に示すように、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃを同相で駆動し、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄを同相で駆動し、かつ、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃと位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄとを逆相で駆動する。すなわち、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃを点灯させ、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄを消灯させてＹ軸方向の一方方向が高い強度分布を形成する第１期間と、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄを点灯させ、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃを消灯させてＹ軸方向の他方方向の出射強度が高い強度分布を形成する第２期間とを交互に設定する。従って、位置検出部４５０において、第１期間と第２期間とにおける第１光検出器１５Ａの検出値の比や差を用いれば、検出領域１０Ｒでの対象物体ＯｂのＹ座標を検出することができる。
【００８４】
なお、４つの位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄを同時に点灯させてＺ軸方向に位置検出光の強度分布を形成し、Ｚ座標の検出を行なってもよい。
【００８５】
（位置検出用光源の校正）
図８は、本発明の実施の形態２に係る光学式位置検出装置での校正方法を示す説明図である。本形態の光学式位置検出装置１０では、検出領域１０Ｒの面内方向に位置検出光の強度分布を順次逆向きで形成し、かかる検出領域１０Ｒにおいて対象物体Ｏｂにより反射した位置検出光を光検出器１５で検出する。従って、検出領域１０Ｒの面内方向に順次逆向きで形成した位置検出光では、強度分布の絶対強度あるいは相対強度が一定であることが必要である。このため、本形態では、対象物体Ｏｂが存在しない状態で位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄを順次点灯させ、その間の光検出器１５での受光結果に基づいて、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄの出射光量の校正を行なう。また、本形態では、図６に示すように、集積回路４５０には、第１光検出器１５Ａおよび第２光検出器１５Ｂから受光結果が出力される光源校正部４５３が設けられており、光源校正部４５３は、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄの出射光量の校正に基づいて、位置検出の際に光源駆動回路４６０から位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄに供給される駆動電流の補正を行う。
【００８６】
ここで、第１光検出器１５Ａの中心光軸Ｌ１５Ａの延在方向、および中心光軸Ｌ１５Ａに平行な仮想線の延在方向において、第１光検出器１５Ａが位置する側を第１方向Ｙ１とし、第１光検出器１５Ａが位置する側とは反対側を第２方向Ｙ２としたとき、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄのうち、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃは、発光部１２１を第１方向Ｙ１に向けた第１位置検出用光源として構成されている。これに対して、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄは、発光部１２１を第２方向Ｙ２に向けた第２位置検出用光源として構成されており、かかる位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄ（第２位置検出用光源）から出射された位置検出光Ｌ２ｂ、Ｌ２ｄは、対象物体Ｏｂが存在しない状態では第１光検出器１５Ａに入射しない。
【００８７】
ここで、本形態の光学式位置検出装置１０には、検出領域１０Ｒの辺部分１０ｄ（第３辺部分）の長さ方向の略中央部分に隣接する箇所に第２光検出器１５Ｂが配置されており、かかる第２光検出器１５Ｂの中心光軸Ｌ１５Ｂは、第１光検出器１５Ａの中心光軸Ｌ１５Ａと直交している。このため、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄ（第２位置検出用光源）は、第１光検出器１５Ａが位置する側とは反対側の第２方向Ｙ２に発光部１２１を向けているが、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄ（第２位置検出用光源）のうち、位置検出用光源１２Ｂは、第２光検出器１５Ｂが位置する側に発光部１２１を向けている。このため、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄから出射された位置検出光Ｌ２ｂ、Ｌ２ｄのうち、位置検出用光源１２Ｂから出射された位置検出光Ｌ２ｂは、第２光検出器１５Ｂに入射する。
【００８８】
このように構成した光学式位置検出装置１０において、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄの出射光量の校正を行なうには、まず、Ｘ軸方向における位置検出のための校正を行なう。より具体的には、図８（ａ）に示すように、対象物体Ｏｂが存在しない状態で位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｃを点灯させる一方、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄを消灯させて、矢印Ｘａで示す方向の強度分布を形成する。次に、図８（ｂ）に示すように、対象物体Ｏｂが存在しない状態で位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄを点灯させる一方、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｃを消灯させて、矢印Ｘｂで示す方向の強度分布を形成する。その間、第１光検出器１５Ａでの検出結果は、図６に示す集積回路４５０の光源校正部４５３に出力され、光源校正部４５３において校正が行なわれる。かかる校正の際、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｃから出射された位置検出光Ｌ２ｂ、Ｌ２ｃ、および位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄから出射された位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｄは、その一部が第１光検出器１５Ａに入射するので、校正を行なうことができる。
【００８９】
これに対して、Ｙ軸方向における位置検出のための校正を行なうには、まず、図８（ｃ）に示すように、対象物体Ｏｂが存在しない状態で位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄを点灯させる一方、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃを消灯させて、矢印Ｙａで示す方向の強度分布を形成する。次に、図８（ｄ）に示すように、対象物体Ｏｂが存在しない状態で位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃを点灯させる一方、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄを消灯させて、矢印Ｙｂで示す方向の強度分布を形成する。
【００９０】
かかる校正の際、図８（ｃ）に示す工程では、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄから出射された位置検出光Ｌ２ｂ、Ｌ２ｄは、第１光検出器１５Ａに入射しないが、位置検出用光源１２Ｂから出射された位置検出光Ｌ２ｂは第２光検出器１５Ｂに入射する。そこで、本形態では、図８（ｃ）、（ｄ）に示す校正の際は、第２光検出器１５Ｂでの受光結果が、図６に示す集積回路４５０の光源校正部４５３に出力され、光源校正部４５３において校正が行なわれる。従って、発光部１２１を第２方向Ｙ２（光検出器１５が位置する側とは反対側）に向けた第２位置検出用光源（位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄ）のみを点灯させた状態での出射光量の校正を行なうことができる。なお、図８（ｄ）に示す校正の際、位置検出用光源１２Ａから出射された位置検出光Ｌ２ａは、第２光検出器１５Ｂに入射しないが、位置検出用光源１２Ｃから出射された位置検出光Ｌ２ｃは第２光検出器１５Ｂに入射するので、校正に支障はない。
【００９１】
かかる校正を行なった後、光源校正部４５３は、図８（ａ）に矢印Ｘａで示す方向の強度分布と、図８（ｂ）に矢印Ｘｂで示す方向の強度分布とが等しく、かつ、図８（ｃ）に矢印Ｙａで示す方向の強度分布と、図８（ｄ）に矢印Ｙｂで示す方向の強度分布とが等しくなるように、位置検出の際に光源駆動回路４６０から位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄに供給される駆動電流の補正を行う。かかる校正は、光学式位置検出装置１０を製造した際に行なわれる。また、上記の校正は、光学式位置検出装置１０が出荷された後、実使用の際、例えば、電源供給が実施される度に行われる。
【００９２】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の光学式位置検出装置１０および位置検出機能付き表示装置１００では、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄが導光板１３の光出射面１３ｓから出射され、これが導光板１３の出射側に配置された対象物体Ｏｂによって反射されると、この反射光が第１光検出器１５Ａによって検出される。ここで、検出領域１０Ｒにおける位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの強度と位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄからの距離とが所定の相関性を有しているので、第１光検出器１５Ａを介して得られた受光強度から対象物体ＯｂのＸＹ座標を検出することができる。
【００９３】
また、かかる検出方式によれば、スクリーン部材２２０の一方面２２０ｓ側に位置検出光の光強度分布を形成すればよいので、必ずしもスクリーン部材２２０の前側に導光板１３を配置する必要がないので、スクリーン部材２２０に画像を表示するタイプの位置検出機能付き表示装置１００を構成するのに適している。
【００９４】
さらに、本形態では、検出領域１０Ｒに形成した位置検出光の強度分布を利用して対象物体Ｏｂの位置を検出することから、強度分布の絶対強度、あるいは順次形成した強度分布の相対強度が一定であることが必要である。このため、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄの出射光量の校正を行なう。かかる校正の際、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄ（第２位置検出用光源）は、第１光検出器１５Ａが位置する側とは反対の第２方向Ｙ２に発光部１２１が向いているため、検出領域１０Ｒ内に対象物体Ｏｂが存在しない場合、位置検出光が第１光検出器１５Ａに入射しない。しかるに本形態では、検出領域１０Ｒの辺部分１０ｄに隣接する箇所には第２光検出器１５Ｂが配置され、第２光検出器１５Ｂの中心光軸Ｌ１５Ｂは、第１光検出器１５Ａの中心光軸Ｌ１５Ａと直交している。このため、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄのうち、位置検出用光源１２Ｂから出射された位置検出光は、第２光検出器１５Ｂに入射する。このため、第２光検出器１５Ｂでの受光結果に基づいて、第２位置検出用光源（位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄ）のみを点灯させた状態での出射光量の校正を行なうことができる。
【００９５】
［実施の形態２の変形例］
上記実施の形態２では、第２光検出器１５Ｂを検出領域１０Ｒの辺部分１０ｄに隣接する箇所に設けたが、検出領域１０Ｒの辺部分１０ａに隣接する箇所に受光部１５１を第１方向Ｙ１に向けて第２光検出器１５Ｂを配置してもよい。
【００９６】
［他の実施の形態］
上記実施の形態では、スクリーン部材２２０の他方面２２０ｔ側に位置検出用光源装置１１を配置したが、スクリーン部材２２０の一方面２２０ｓ側に位置検出用光源装置１１を配置してもよい。上記実施の形態では、投射型表示装置に本発明を適用したが、電子黒板に本発明を適用してもよい。
【００９７】
［位置検出機能付き表示装置１００の変形例］
上記実施の形態では位置検出機能付き表示装置１００を投射型表示装置や電子黒板に適用した例であったが、図９〜図１２に示すように、直視型の表示装置を画像生成装置２００として採用すれば、図１３を参照して後述する電子機器に用いることができる。なお、以下に説明では、図１〜図４や図５〜図８を参照して説明した校正のための構成（補助光源など）の図示は省略してある。
【００９８】
（位置検出機能付き表示装置１００の変形例１）
図９および図１０は、本発明の変形例１に係る光学式位置検出装置１０および位置検出機能付き表示装置１００の分解斜視図、および断面構成を示す説明図である。なお、本形態の位置検出機能付き表示装置１００において、光学式位置検出装置１０の構成は、上記実施の形態と同様であるため、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。
【００９９】
図９および図１０に示す位置検出機能付き表示装置１００は、光学式位置検出装置１０と画像生成装置２００とを備えており、光学式位置検出装置１０は、位置検出光を放出する位置検出用光源１２と、導光板１３と、検出領域１０Ｒに受光部１５１を向けた光検出器１５（光検出器１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ）とを備えている。画像生成装置２００は、有機エレクトロルミネッセンス装置やプラズマ表示装置などといった直視型表示装置２０８であり、光学式位置検出装置１０に対して入力操作側とは反対に設けられている。直視型表示装置２０８は、導光板１３に対して平面視で重なる領域に画像表示領域２０Ｒを備えており、かかる画像表示領域２０Ｒは検出領域１０Ｒと平面視で重なっている。
【０１００】
（位置検出機能付き表示装置１００の変形例２）
図１１および図１２は、本発明の変形例２に係る光学式位置検出装置１０および位置検出機能付き表示装置１００の説明図であり、図１１および図１２は各々、光学式位置検出装置１０および位置検出機能付き表示装置１００の分解斜視図、および断面構成を示す説明図である。なお、本形態の位置検出機能付き表示装置１００において、光学式位置検出装置１０の構成は、上記実施の形態と同様であるため、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。
【０１０１】
図１１および図１２に示す位置検出機能付き表示装置１００は、光学式位置検出装置１０と画像生成装置２００とを備えており、光学式位置検出装置１０は、位置検出光を放出する位置検出用光源１２と、導光板１３と、検出領域１０Ｒに受光部１５１を向けた光検出器１５（光検出器１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ）とを備えている。画像生成装置２００は、直視型表示装置である液晶装置２０９と、透光性のカバー部材３０とを備えている。液晶装置２０９は、導光板１３に対して平面視で重なる領域に画像表示領域２０Ｒを備えており、かかる画像表示領域２０Ｒは検出領域１０Ｒと平面視で重なっている。
【０１０２】
本形態の位置検出機能付き表示装置１００において、導光板１３の光出射側には、必要に応じて、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの均―化を図るための光学シート１６が配置されている。本形態においては、光学シート１６として、導光板１３の光出射面１３ｓに対向する第１プリズムシート１６１と、第１プリズムシート１６１に対して導光板１３が位置する側とは反対側で対向する第２プリズムシート１６２と、第２プリズムシート１６２に対して導光板１３が位置する側とは反対側で対向する光散乱板１６３とが用いられている。なお、光学シート１６に対して導光板１３が位置する側とは反対側には矩形枠状の遮光シート１７が光学シート１６の周囲に配置されている。かかる遮光シート１７は、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄから出射された位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄが漏れるのを防止する。
【０１０３】
液晶装置２０９（画像生成装置２００）は、光学シート１６（第１プリズムシート１６１、第２プリズムシート１６２および光散乱板１６３）に対して導光板１３が位置する側とは反対側に液晶パネル２０９ａを備えている。本形態において、液晶パネル２０９ａは、透過型の液晶パネルであり、２枚の透光性基板２１、２２をシール材２３で貼り合わせ、基板間に液晶２４を充填した構造を有している。本形態において、液晶パネル２０９ａは、アクティブマトリクス型液晶パネルであり、２枚の透光性基板２１、２２の一方側には透光性の画素電極、データ線、走査線、画素スイッチング素子（図示せず）が形成され、他方側には透光性の共通電極（図示せず）が形成されている。なお、画素電極および共通電極が同一の基板に形成されることもある。かかる液晶パネル２０９ａでは、各画素に対して走査線を介して走査信号が出力され、データ線を介して画像信号が出力されると、複数の画素の各々で液晶２４の配向が制御される結果、画像表示領域２０Ｒに画像が形成される。
【０１０４】
液晶パネル２０９ａにおいて、一方の透光性基板２１には、他方の透光性基板２２の外形より周囲に張り出した基板張出部２１ｔが設けられている。この基板張出部２１ｔの表面上には駆動回路などを構成する電子部品２５が実装されている。また、基板張出部２１ｔには、フレキシブル配線基板（ＦＰＣ）などの配線部材２６が接続されている。なお、基板張出部２１ｔ上には配線部材２６のみが実装されていてもよい。なお、必要に応じて透光性基板２１、２２の外面側には偏光板（図示せず）が配置される。
【０１０５】
ここで、対象物体Ｏｂの平面位置を検出するためには、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを対象物体Ｏｂによる操作が行われる視認側へ出射させる必要があり、液晶パネル２０９ａは、導光板１３および光学シート１６よりも視認側（操作側）に配置されている。従って、液晶パネル２０９ａにおいて、画像表示領域２０Ｒは、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを透過可能に構成される。なお、液晶パネル２０９ａが導光板１３の視認側とは反対側に配置される場合には、画像表示領域２０Ｒが位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを透過するように構成されている必要はないが、その代りに、画像表示領域２０Ｒが導光板１３を通して視認側より透視可能に構成される必要がある。
【０１０６】
液晶装置２０９は、液晶パネル２０９ａを照明するための照明装置４０を備えている。本形態において、照明装置４０は、導光板１３に対して液晶パネル２０９ａが位置する側とは反対側において導光板１３と反射板１４との間に配置されている。照明装置４０は、照明用光源４１と、この照明用光源４１から放出される照明光を伝播させながら出射する照明用導光板４３とを備えており、照明用導光板４３は、矩形の平面形状を備えている。照明用光源４１は、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）などの発光素子で構成され、駆動回路（図示せず）から出力される駆動信号に応じて、例えば白色の照明光Ｌ４を放出する。本形態において、照明用光源４１は、照明用導光板４３の辺部分４３ａに沿って複数、配列されている。
【０１０７】
照明用導光板４３は、辺部分４３ａに隣接する光出射側の表面部分（光出射面４３ｓの辺部分４３ａ側の外周部）に傾斜面４３ｇが設けられ、照明用導光板４３は、辺部分４３ａに向けて厚みが徐々に増加している。かかる傾斜面４３ｇを有する入光構造によって、光出射面４３ｓが設けられる部分の厚みの増加を抑制しつつ、辺部分４３ａの高さを照明用光源４１の光放出面の高さに対応させてある。
【０１０８】
かかる照明装置４０において、照明用光源４１から出射された照明光は、照明用導光板４３の辺部分４３ａから照明用導光板４３の内部に入射した後、照明用導光板４３の内部を反対側の外縁部４３ｂに向けて伝播し、一方の表面である光出射面４３ｓから出射される。ここで、照明用導光板４３は、辺部分４３ａ側から反対側の外縁部４３ｂに向けて内部伝播光に対する光出射面４３ｓからの出射光の光量比率が単調に増加する導光構造を有している。かかる導光構造は、例えば、照明用導光板４３の光出射面４３ｓ、または背面４３ｔに形成された光偏向用あるいは光散乱用の微細な凹凸形状の屈折面の面積、印刷された散乱層の形成密度などを上記内部伝播方向に向けて徐々に高めることで実現される。このような導光構造を設けることで、辺部分４３ａから入射した照明光Ｌ４は光出射面４３ｓからほぼ均一に出射される。
【０１０９】
本形態において、照明用導光板４３は、液晶パネル２０９ａの視認側とは反対側で液晶パネル２０９ａの画像表示領域２０Ｒと平面的に重なるように配置され、いわゆるバックライトとして機能する。但し、照明用導光板４３を液晶パネル２０９ａの視認側に配置して、いわゆるフロントライトとして機能するように構成してもよい。また、本形態において、照明用導光板４３は導光板１３と反射板１４との間に配置されているが、照明用導光板４３を光学シート１６と導光板１３との間に配置してもよい。また、照明用導光板４３と導光板１３とは共通の導光板として構成してもよい。また、本形態では、光学シート１６を位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄと照明光Ｌ４との間で共用としている。但し、照明用導光板４３の光出射側に、上記の光学シート１６とは別の専用の光学シートを配置してもよい。これは、照明用導光板４３においては光出射面４３ｓから出射される照明光Ｌ４の平面輝度を均―化することを目的に、十分な光散乱作用を呈する光散乱板を用いることが多いが、位置検出用の導光板１３においては光出射面１３ｓから出射される位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを大きく散乱させてしまうと位置検出の妨げとなる。このため、光散乱板を設けないか、あるいは比較的軽度の光散乱作用を呈する光散乱板を用いる必要があることから、光散乱板については照明用導光板４３の専用品とすることが好ましい。但し、プリズムシート（第１プリズムシート１６１や第２プリズムシート１６２）などの集光作用のある光学シートについては共用としても構わない。
【０１１０】
（電子機器への搭載例）
図１３を参照しながら、図９〜図１２を参照して説明した位置検出機能付き表示装置１００を適用した電子機器について説明する。図１３は、本発明に係る位置検出機能付き表示装置を用いた電子機器の説明図である。図１３（ａ）に、位置検出機能付き表示装置１００を備えたモバイル型のパーソナルコンピューターの構成を示す。パーソナルコンピューター２０００は、表示ユニットとしての位置検出機能付き表示装置１００と本体部２０１０を備える。本体部２０１０には、電源スイッチ２００１、およびキーボード２００２が設けられている。図１３（ｂ）に、位置検出機能付き表示装置１００を備えた携帯電話機の構成を示す。携帯電話機３０００は、複数の操作ボタン３００１、およびスクロールボタン３００２、並びに表示ユニットとしての位置検出機能付き表示装置１００を備える。スクロールボタン３００２を操作することによって、位置検出機能付き表示装置１００に表示される画面がスクロールされる。図１３（ｃ）に、位置検出機能付き表示装置１００を適用した情報携帯端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistants）の構成を示す。情報携帯端末４０００は、複数の操作ボタン４００１、および電源スイッチ４００２、並びに表示ユニットとしての位置検出機能付き表示装置１００を備える。電源スイッチ４００２を操作すると、住所録やスケジュール帳といった各種の情報が位置検出機能付き表示装置１００に表示される。
【０１１１】
なお、位置検出機能付き表示装置１００が適用される電子機器としては、図１３に示すものの他、デジタルスチールカメラ、液晶テレビ、ビューファインダー型、モニター直視型のビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳、電卓、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、銀行端末などの電子機器などが挙げられる。そして、これらの各種電子機器の表示部として、前述した位置検出機能付き表示装置１００が適用可能である。
【符号の説明】
【０１１２】
１０・・光学式位置検出装置、１０Ｒ・・検出領域、１１・・位置検出用光源装置、１２Ａ、１２Ｃ・・位置検出用光源（第１位置検出用光源）、１２Ｂ、１２Ｄ・・位置検出用光源（第２位置検出用光源）、１２Ｖ・・第１補助光源、１２Ｗ・・第２補助光源、１３・・導光板、１５・・光検出器、１５Ａ・・第１光検出器、１５Ｂ・・第２光検出器、１９１、１９２・・遮光部、４５０・・集積回路、４５１・・位置検出部、４５３・・光源校正部、４６０・・光源駆動回路、１００・・位置検出機能付き表示装置、２００・・画像生成装置、Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ、Ｌ２ｃ、Ｌ２ｄ・・位置検出光
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出領域内の対象物体の位置を光学的に検出する光学式位置検出装置、光学式位置検出装置における校正方法、および光学式位置検出装置を備えた位置検出機能付き表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話、カーナビゲーション、パーソナルコンピューター、券売機、銀行の端末などの電子機器では、近年、液晶装置などの画像生成装置の前面にタッチパネルが配置された位置検出機能付き表示装置が用いられ、かかる位置検出機能付き表示装置では、画像生成装置に表示された画像を参照しながら、情報の入力を行なう。このようなタッチパネルは、検出領域内において対象物体の位置を検出する位置検出装置として構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の位置検出装置は光学式であり、液晶パネルなどの直視型表示パネルに対して入力操作側に導光板を設け、導光板に対して入力操作側とは反対側に光源および受光素子などを配置する。そして、光源から出射された位置検出光を導光板を介して入力操作側に出射し、対象物体で反射した位置検出光を受光素子で受光する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＵＳＰａｔｅｎｔ Ｎｏ．６９２７３８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここに、本願発明者は、特許文献１に記載の構造を応用して、図１４（ａ）、（ｂ）に模式的に示す光学式位置検出装置を提案するものである。かかる構成の光学式位置検出装置では、検出領域１０Ｒの面内方向に位置検出光の強度分布を順次逆向きで形成し、かかる検出領域１０Ｒにおいて対象物体Ｏｂにより反射した位置検出光を光検出器１５で検出する。例えば、位置検出用光源１２Ａから位置検出光Ｌ２ａを出射したときと、位置検出用光源１２Ｂから位置検出光Ｌ２ｂを出射したときでは、図１４（ｃ）に示すように、導光板１３から検出領域１０Ｒに出射された位置検出光の光強度分布が相違する。従って、位置検出光Ｌ２ａを出射したときと、位置検出光Ｌ２ｂを出射したときの光検出器１５での受光結果を比較すれば、矢印Ａで示す方向の対象物体Ｏｂの位置を検出することができる。また、位置検出用光源１２Ｃから位置検出光Ｌ２ｃを出射したときと、位置検出用光源１２Ｄから位置検出光Ｌ２ｄを出射したときの光検出器１５での受光結果を比較すれば、矢印Ｂで示す方向の対象物体Ｏｂの位置を検出することができる。
【０００６】
かかる光学式位置検出装置では、検出領域１０Ｒの面内方向に順次逆向きで形成した位置検出光の強度分布における絶対強度あるいは相対強度が一定であることが必要であるため、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄの出射光量の校正が行なわれる。かかる校正は、対象物体Ｏｂが存在しない状態で位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄを順次点灯させ、その間の光検出器１５での受光結果を監視して行なう。
【０００７】
しかしながら、図１４に示す構成において、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄは発光部が光検出器１５が位置する側とは反体側に向いているため、対象物体Ｏｂが存在しない場合、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄから出射された光が光検出器１５に一切入射しない。このため、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄの出射強度の校正を行なえないという問題点がある。なお、図１４に示す形態は、本発明の参考例であって従来技術ではない。
【０００８】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、複数の位置検出用光源から出射された位置検出光の強度分布を利用して位置検出を行なう場合でも、複数の位置検出用光源の全てに対して出射光量の校正を行なうことのできる光学式位置検出装置、光学式位置検出装置の校正方法、および光学式位置検出装置を備えた位置検出機能付き表示装置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、検出領域内の対象物体の位置を光学的に検出するための光学式位置検出装置であって、前記検出領域に位置検出光を出射して当該検出領域に前記位置検出光の強度分布を形成する位置検出用光源装置と、前記検出領域に隣接する位置で当該検出領域に受光部を向ける光検出器と、前記対象物体で反射した前記位置検出光の前記光検出器での受光結果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、前記位置検出用光源装置は、前記検出領域に位置検出光を出射する複数の位置検出用光源と、前記光検出器の受光部に発光部を向けた補助光源と、該補助光源から出射された光の前記検出領域内への進入を阻止する遮光部と、を備えていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、検出領域に位置検出光を出射して当該検出領域に前記位置検出光の強度分布を形成する位置検出用光源装置と、前記検出領域に隣接する位置で当該検出領域に受光部を向ける光検出器と、前記対象物体で反射した前記位置検出光の前記光検出器での受光結果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、を有する光学式位置検出装置の校正方法であって、前記位置検出用光源装置には、前記位置検出光を出射する複数の位置検出用光源と、前記光検出器の受光部に発光部を向けた補助光源と、該補助光源から出射された光の前記検出領域内への進入を阻止する遮光部と、を設けておき、前記複数の位置検出用光源のうちの少なくとも一部の位置検出用光源の出射光量の校正については、前記補助光源から出射された光の前記受光素子での検出結果に基づいて行なうことを特徴とする。
【００１１】
本発明では、検出領域に形成した位置検出光の強度分布を利用して対象物体の位置を検出することから、強度分布の絶対強度、あるいは順次形成した強度分布の相対強度が一定であることが必要である。このため、位置検出用光源の出射光量の校正を行なう。かかる校正は、例えば、検出領域内に対象物体が存在しない状態で位置検出用光源を順次点灯させ、その間の光検出器での受光結果に基づいて行なう。その際、少なくとも一部の位置検出用光源から放出された位置検出光が光検出器に入射しない場合でも、補助光源から出射された光が光検出器に入射するため、補助光源から出射された光の検出結果に基づいて出射光量の校正を行なうことができる。それ故、複数の位置検出用光源から出射された位置検出光の強度分布を利用して位置検出を行なう場合でも、複数の位置検出用光源の全てに対して出射光量の校正を行なうことができる。また、補助光源から出射された光に対しては、検出領域内への進入を阻止する遮光部が設けられているため、補助光源から出射された光によって位置検出が妨げられることがない。
【００１２】
本発明において、前記補助光源は、前記複数の位置検出用光源の少なくとも一部と同時に駆動される構成を採用することができる。かかる構成を採用した場合、位置検出時、補助光源からも光が出射されるが、かかる光は遮光部で遮られるため、位置検出に支障がない。
【００１３】
本発明において、前記光検出器の中心光軸の延在方向および該中心光軸に平行な仮想線の延在方向において前記光検出器が位置する側を第１方向とし、前記光検出器が位置する側とは反対側を第２方向としたとき、前記位置検出用光源装置は、前記位置検出用光源として、前記第１方向に発光部を向けて前記位置検出光を放出する第１位置検出用光源と、前記第２方向に発光部を向けて前記位置検出光を放出する第２位置検出用光源と、を備え、前記補助光源は、前記第２位置検出用光源と同時に駆動される構成を採用することができる。かかる構成によれば、第２位置検出用光源から放出された位置検出光は光検出器に入射しないが、補助光源から出射された光が光検出器に入射するため、補助光源から出射された光の検出結果に基づいて出射光量の校正を行なうことができる。
【００１４】
本発明において、前記第２位置検出用光源と前記補助光源とは、並列あるいは直列に電気的接続されていることが好ましい。かかる構成によれば、第２位置検出用光源と前記補助光源を連動した条件で駆動することができるので、補助光源から出射された光に基づいて第２位置検出用光源の出射光量の校正を行なっても、校正を正確に行なうことができる。
【００１５】
本発明において、前記検出領域は四角形の平面形状を備え、前記光検出器は、前記検出領域の第１辺部分に隣接する位置において当該第１辺部分に対向する第２辺部分に中心光軸を向けて配置され、前記第２位置検出用光源は、前記検出領域の前記第１辺部分の両側に位置する２つの第１角部分に相当する位置で発光部を前記検出領域の対角方向に向けて配置され、前記第１位置検出用光源は、前記第２辺部分の両側に位置する２つの第２角部分に相当する位置で発光部を前記検出領域の対角方向に向けて配置され、前記補助光源として、前記２つの第１角部分のうちの一方の第１角部分に相当する位置に設けられた前記第２位置検出用光源と同時に駆動される第１補助光源と、他方の第１角部分に相当する位置に設けられた前記第２位置検出用光源と同時に駆動される第２補助光源と、が設けられている構成を採用することができる。
【００１６】
本発明において、前記位置検出用光源装置は、前記位置検出用光源から放出された前記位置検出光を内部に採り込んで光出射面から出射する導光板を備え、当該導光板の前記光出射面に平面視で重なる位置に前記検出領域が設けられている構成を採用することができる。
【００１７】
上記課題を解決するために、本発明の別の形態は、検出領域内の対象物体の位置を光学的に検出するための光学式位置検出装置であって、前記検出領域に位置検出光を出射して当該検出領域に前記位置検出光の強度分布を形成する位置検出用光源装置と、前記検出領域に隣接する位置で当該検出領域に中心光軸を向ける第１光検出器と、前記対象物体で反射した前記位置検出光の前記第１光検出器での受光結果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、前記位置検出用光源装置は、前記位置検出光を放出する複数の位置検出用光源を備え、前記検出領域に隣接する位置には、前記第１光検出器の中心光軸に直交する方向、あるいは前記第１方向に中心光軸を向けた第２光検出器を備えていることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、検出領域に位置検出光を出射して当該検出領域に前記位置検出光の強度分布を形成する位置検出用光源装置と、前記検出領域に隣接する位置で当該検出領域に受光部を向ける第１光検出器と、前記対象物体で反射した前記位置検出光の前記第１光検出器での受光結果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、を有する光学式位置検出装置の校正方法であって、前記検出領域に隣接する位置に、前記第１光検出器の中心光軸に直交する方向あるいは前記第１方向に中心光軸を向けた第２光検出器を設けておき、前記位置検出用光源装置に設けられた複数の位置検出用光源のうちの少なくとも一部の位置検出用光源の出射光量の校正については、前記第２光検出器での受光結果に基づいて行なうことを特徴とする。
【００１９】
本発明では、検出領域に形成した位置検出光の強度分布を利用して対象物体の位置を検出することから、強度分布の絶対強度、あるいは順次形成した強度分布の相対強度が一定であることが必要である。このため、位置検出用光源の出射光量の校正を行なう。かかる校正は、例えば、検出領域内に対象物体が存在しない状態で位置検出用光源を順次点灯させ、その間の第１光検出器での受光結果に基づいて行なう。その際、少なくとも一部の位置検出用光源から放出された位置検出光が第１光検出器に入射しない場合があるが、かかる光は、第２光検出器に入射する。このため、第２光検出器での受光結果に基づいて、出射光量の校正を行なうことができる。それ故、複数の位置検出用光源から出射された位置検出光の強度分布を利用して位置検出を行なう場合でも、複数の位置検出用光源の全てに対して出射光量の校正を行なうことができる。
【００２０】
本発明において、前記第１光検出器の中心光軸の延在方向および該中心光軸に平行な仮想線の延在方向において前記第１光検出器が位置する側を第１方向とし、前記第１光検出器が位置する側とは反対側を第２方向としたとき、前記位置検出用光源装置は、前記位置検出用光源として、前記第１方向に発光部を向けて前記位置検出光を放出する第１位置検出用光源と、前記第２方向に発光部を向けて前記位置検出光を放出する第２位置検出用光源と、を備え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、第２位置検出用光源から放出された位置検出光は第１光検出器に入射しないが、第２光検出器に入射するため、第２位置検出用光源についても出射光量の校正を行なうことができる。
【００２１】
本発明において、前記検出領域は四角形の平面形状を備え、前記第１光検出器は、前記検出領域の第１辺部分に隣接する位置において当該第１辺部分に対向する第２辺部分に中心光軸を向けて配置され、前記第２位置検出用光源は、前記検出領域の前記第１辺部分の両側に位置する２つの第１角部分に相当する位置で発光部を前記検出領域の対角方向に向けて配置され、前記第１位置検出用光源は、前記第２辺部分の両側に位置する２つの第２角部分に相当する位置で発光部を前記検出領域の対角方向に向けて配置され、前記第２光検出器は、前記検出領域の４つの辺部分のうち、前記第１辺部を除く３つの辺部分のいずれかに隣接する位置に配置されている構成を採用することができる。
【００２２】
本発明において、前記位置検出用光源装置は、前記位置検出用光源から放出された前記位置検出光を内部に採り込んで光出射面から出射する導光板を備え、当該導光板の前記光出射面に平面視で重なる位置に前記検出領域が設けられている構成を採用することができる。
【００２３】
本発明を適用した光学式位置検出装置はいずれも、例えば、位置検出機能付き表示装置に用いられる。この場合、位置検出機能付き表示装置は、前記検出領域に対して平面的に重なる領域に画像を形成する画像生成装置を有することになる。
【００２４】
本発明に係る位置検出機能付き表示装置は、投射型表示装置などの各種表示装置の他、携帯電話、カーナビゲーション、パーソナルコンピューター、券売機、銀行の端末などの電子機器に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き表示装置の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の構成を示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置での位置検出方法を示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置での校正方法を示す説明図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る位置検出機能付き表示装置の構成を模式的に示す説明図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る光学式位置検出装置の構成を示す説明図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る光学式位置検出装置での位置検出方法を示す説明図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る光学式位置検出装置での校正方法を示す説明図である。
【図９】本発明の変形例１に係る光学式位置検出装置および光学式位置検出装置の分解斜視図である。
【図１０】本発明の変形例１に係る光学式位置検出装置および光学式位置検出装置の断面構成を示す説明図である。
【図１１】本発明の変形例２に係る光学式位置検出装置および光学式位置検出装置の分解斜視図である。
【図１２】本発明の変形例２に係る光学式位置検出装置および光学式位置検出装置の断面構成を示す説明図である。
【図１３】本発明に係る位置検出機能付き表示装置を用いた電子機器の説明図である。
【図１４】本発明の参考例に係る光学式位置検出装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
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、検出領域内における面内方向をＸＹＺ直交座標におけるＸＹ面とし、検出領域内における面内方向に直交する方向をＺ軸方向として説明する。
【００２７】
［実施の形態１］
（位置検出機能付き表示装置の全体構成）
図１は、本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き表示装置の構成を模式的に示す説明図であり、図１（ａ）、（ｂ）は、位置検出機能付き表示装置の要部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。
【００２８】
図１（ａ）、（ｂ）に示す位置検出機能付き表示装置１００は、光学式位置検出装置１０と画像生成装置２００とを備えており、光学式位置検出装置１０は、画像生成装置２００によって表示された画像に基づいて指などの対象物体を検出領域１０Ｒに接近させた際、対象物体Ｏｂの平面的な位置（Ｘ座標位置およびＹ座標位置）を検出する。
【００２９】
詳しくは後述するように、光学式位置検出装置１０は、赤外光からなる位置検出光を放出する複数の位置検出用光源１２を備えた位置検出用光源装置１１と、検出領域１０Ｒに受光部１５１を向けた光検出器１５とを有している。本形態において、位置検出用光源装置１１は、ＸＹ平面に平行に配置された導光板１３も備えている。光検出器１５は、フォトダイオードやフォトトランジスターなどの受光素子を備えている。
【００３０】
本形態において、画像生成装置２００は投射型であり、導光板１３の前面側（入力操作側）に重ねて配置されたスクリーン部材２２０と、スクリーン部材２２０の一方面２２０ｓ側に表示光を拡大投射する画像投射装置２５０とを有しており、画像生成装置２００は、スクリーン部材２２０上に画像表示領域２０Ｒを有している。かかるスクリーン部材２２０に対して画像投射装置２５０が位置する一方面２２０ｓ側には、光学式位置検出装置１０の検出領域１０Ｒが位置し、スクリーン部材２２０の他方面２２０ｔ側には、導光板１３および位置検出用光源１２を備えた位置検出用光源装置１１が配置されている。本形態において、画像表示領域２０Ｒは検出領域１０Ｒと略重なる領域である。
【００３１】
本形態において、スクリーン部材２２０としては、以下に説明する各種のものを用いることができるが、いずれの場合も、赤外光を通過可能な材質からなる。まず、スクリーン部材２２０としては、表面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を用いることができる。また、スクリーン部材２２０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を用いることができる。さらに、スクリーン部材２２０としては、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や、表面に細かいガラス粉末が塗布して光の反射率を高めたピーススクリーンを用いることもできる。かかるスクリーン部材２２０は、吊下型の手動式の受光素子付きスクリーン、あるいは電動式の受光素子付きスクリーンとして構成される。
【００３２】
なお、図１（ａ）、（ｂ）には、スクリーン部材２２０の正面に画像投射装置２５０が配置された例を示してあるが、画像投射装置２５０については、図１（ｂ）に一点鎖線で示すように、斜め方向からスクリーン部材２２０に向けて表示光を投射する場合もある。
【００３３】
（光学式位置検出装置１０の基本構成）
図２は、本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置１０の構成を示す説明図であり、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、光学式位置検出装置１０の断面構成を模式的に示す説明図、光学式位置検出装置に用いた導光板１３などの構成を示す説明図、および導光板１３内での位置検出用赤外光の減衰状態を示す説明図である。なお、図２では、Ｚ軸方向を上下方向として表してある。
【００３４】
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、本形態の光学式位置検出装置１０において、位置検出用光源装置１１は、長方形の平面形状を有する導光板１３を備えており、導光板１３の側端面１３ｍでは、長辺に相当する辺部分１３ｋ、１３ｌ同士がＹ軸方向で対向し、短辺に相当する辺部分１３ｉ、１３ｊ同士がＸ軸方向で対向している。また、光学式位置検出装置１０は、検出領域１０Ｒに受光部１５１を向けた光検出器１５を備えている。
【００３５】
位置検出用光源装置１１は、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを放出する４つの位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄ（図１に示す位置検出用光源１２）と、４つの位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄを各々独立して駆動する光源駆動回路４６０とを有している。
【００３６】
本形態において、導光板１３の側端面１３ｍのうち、角部分１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ、１３ｈには、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄが配置されており、導光板１３の角部分１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ、１３ｈにおいて位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄが対向する部分が光入射部１３ａ〜１３ｄになっている。ここで、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄは、発光部１２１を導光板１３の対角方向に向けて配置されている。なお、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄは光入射部１３ａ〜１３ｄと密接するように配置されていることが好ましい。
【００３７】
導光板１３は、光入射部１３ａ〜１３ｄから入射した後、導光板１３内部を伝播した位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを出射する光出射面１３ｓを一方の表面（図示上面）に備えており、かかる光出射面１３ｓと側端面１３ｍとは直交している。
【００３８】
導光板１３は、ポリカーボネートやアクリル樹脂などの透明な樹脂板で構成されている。導光板１３において、光出射面１３ｓ、または光出射面１３ｓの反対側の背面１３ｔには、表面凹凸構造、プリズム構造、散乱層（図示せず）などが設けられており、このような光散乱構造によって、光入射部１３ａ〜１３ｄから入射して内部を伝播する光は、その伝播方向に進むに従って徐々に偏向されて光出射面１３ｓより出射される。なお、導光板１３の光出射側には、必要に応じて、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの均―化を図るために、プリズムシートや光散乱板などの光学シートが配置される場合もある。
【００３９】
位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄは、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）などの発光素子で構成され、駆動回路（図示せず）から出力される駆動信号に応じて、赤外光からなる位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを発散光として放出する。位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの種類は、特に限定されないが、可視光とは波長分布が異なるか、点滅などの変調が加えられることで発光態様が異なればよい。また、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄは、指やタッチペンなどの対象物体Ｏｂにより効率的に反射される波長域を有することが好ましい。従って、対象物体Ｏｂが指などの人体であれば、人体の表面で反射率の高い赤外線（特に可視光領域に近い近赤外線、例えば波長で８５０ｎｍ付近）、あるいは９５０ｎｍであることが望ましい。
【００４０】
位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄは本質的に複数設けられ、相互に異なる位置から位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを放出するように構成される。４つの位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄのうち、対角位置の位置検出用光源が第１光源対を構成し、他の２つの位置検出用光源が第２光源対を構成している。また、４つの位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄのうち、隣り合う２つの位置検出用光源が第１光源対を構成し、他の２つの位置検出用光源が第２光源対を構成することもある。
【００４１】
検出領域１０Ｒは、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄが視認側（操作側）に出射される領域であり、対象物体Ｏｂによる反射光が生じうる領域である。本形態において、検出領域１０Ｒの平面形状は、四角形状であり、Ｙ軸方向で対向する長辺としての辺部分１０ａ、１０ｂと、Ｘ軸方向で対向する短辺としての辺部分１０ｃ、１０ｄとを備えている。
【００４２】
検出領域１０Ｒの４つの辺部分１０ａ〜１０ｄのうち、１つの辺部分１０ｂ（第１辺部分）の長さ方向の略中央部分に隣接する箇所には光検出器１５が配置されている。光検出器１５は、検出領域１０Ｒに受光部１５１を向けており、その中心光軸Ｌ１５は、辺部分１０ａ（第２辺部分）および辺部分１０ｂに直交し、辺部分１０ｃ、１０ｄに平行である。光検出器１５には、位置検出部４５１を備えた集積回路４５０が接続されており、位置検出部４５１は、光検出器１５での検出結果に基づいて、対象物体Ｏｂの位置を検出する。
【００４３】
ここで、導光板１３と検出領域１０Ｒとは、長辺同士（辺部分１３ｋ、１０ａ同士、辺部分１３ｌ、１０ｂ同士）が同一の方向に位置し、短辺同士（辺部分１３ｉ、１０ｄ同士、辺部分１３ｊ、１０ｃ同士）が同一の方向に位置している。従って、導光板１３において、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄが配置された角部分１３ｆ、１３ｈは、検出領域１０Ｒの辺部分１０ｂ（第１辺部分の両側に位置する２つの第１角部分）に相当する位置である。また、導光板１３において、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃが配置された角部分１３ｅ、１３ｇは、検出領域１０Ｒの辺部分１０ａ（第２辺部分の両側に位置する２つの第２角部分）に相当する位置である。
【００４４】
このように構成した位置検出機能付き表示装置１００において、位置検出光Ｌ２ａと位置検出光Ｌ２ｂは、導光板１３の内部では、矢印Ａで示す方向において互いに逆向きに伝播しながら、光出射面１３ｓから出射される。また、位置検出光Ｌ２ｃと位置検出光Ｌ２ｄは、矢印Ａで示す方向に対して交差する方向（矢印Ｂで示す方向）において互いに逆向きに伝播しながら光出射面１３ｓから出射される。従って、導光板１３から検出領域１０Ｒに出射される位置検出光Ｌ２ａの光量は、図２（ｃ）に実線で示すように、位置検出用光源１２Ａからの距離に伴って直線的に減衰する強度分布を有することになる。また、検出領域１０Ｒに出射される位置検出光Ｌ２ｂの光量は、図２（ｃ）に点線で示すように、位置検出用光源１２Ｂからの距離に伴って直線的に減衰する強度分布を有することになる。
【００４５】
（ＸＹ座標を検出するための基本原理）
集積回路４５０に構成した位置検出部４５１において、光検出器１５での検出に基づいて対象物体ＯｂのＸＹ座標の取得方法について説明する。この位置情報の取得方法は種々のものが考えられるが、例えば、そのー例として、二つの位置検出光の検出光量の比率に基づいてそれらの減衰係数の比率を求め、この減衰係数の比率から両位置検出光の伝播距離を求めることにより、対応する二つの光源を結ぶ方向の位置座標を求める方法などが挙げられる。また、二つの位置検出光の検出光量の差を求め、この差から、対応する二つの光源を結ぶ方向の位置座標を求める方法が挙げられる。これらいずれの方法においても、光検出器１５からの出力値をそのまま演算に用いる方法、光検出器１５を介してキャパシタに蓄電あるいは放電させてキャパシタの端子間電圧が所定の電圧になるまでの時間を演算に用いる方法などを挙げることができる。いずれの場合も、以下に説明する性質を利用したものである。
【００４６】
まず、位置検出機能付き表示装置１００においては、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄから放出された位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄは各々、光入射部１３ａ〜１３ｄから導光板１３の内部に入射し、導光板１３の内部を伝播しながら徐々に光出射面１３ｓから出射される。その結果、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄは、光出射面１３ｓから面状に放出される。
【００４７】
例えば、位置検出光Ｌ２ａは光入射部１３ａから光入射部１３ｂに向けて導光板１３の内部を伝播しながら徐々に光出射面１３ｓから放出されていく。同様に、位置検出光Ｌ２ｃ、Ｌ２ｄも導光板１３の内部を伝播しながら徐々に光出射面１３ｓから放出されていく。従って、検出領域１０Ｒに指などの対象物体Ｏｂが配置されると、対象物体Ｏｂにより上記位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄが反射され、その反射光の一部が上記光検出器１５により検出される。
【００４８】
ここで、検出領域１０Ｒに出射される位置検出光Ｌ２ａの光量は、図２（ｃ）に実線で示すように、位置検出用光源１２Ａからの距離に伴って直線的に減衰し、検出領域１０Ｒに出射される位置検出光Ｌ２ｂの光量は、図２（ｃ）に点線で示すように、位置検出用光源１２Ｂからの距離に伴って直線的に減衰すると考えられる。
【００４９】
また、位置検出用光源１２Ａの制御量（例えば電流量）、変換係数、および放出光量をＩａ、ｋ、およびＥａとし、位置検出用光源１２Ｂの制御量（電流量）、変換係数、および放出光量をＩｂ、ｋ、およびＥｂとすれば、
Ｅａ＝ｋ・Ｉａ
Ｅｂ＝ｋ・Ｉｂ
となる。また、位置検出光Ｌ２ａの減衰係数、および検出光量をｆａ、およびＧａとし、位置検出光Ｌ２ｂの減衰係数、および検出光量をｆｂ、およびＧｂとすれば、
Ｇａ＝ｆａ・Ｅａ＝ｆａ・ｋ・Ｉａ
Ｇｂ＝ｆｂ・Ｅｂ＝ｆｂ・ｋ・Ｉｂ
となる。
【００５０】
従って、光検出器１５において両位置検出光の検出光量の比であるＧａ／Ｇｂが検出できるとすれば、
Ｇａ／Ｇｂ＝（ｆａ・Ｅａ）／（ｆｂ・Ｅｂ）＝（ｆａ／ｆｂ）・（Ｉａ／Ｉｂ）
となるから、放出光量の比Ｅａ／Ｅｂ、および制御量の比Ｉａ／Ｉｂに相当する値が分かれば、減衰係数の比ｆａ／ｆｂが分る。この減衰係数の比と両位置検出光の伝播距離の比との間に直線関係があれば、この直線関係を予め設定しておくことで、対象物体Ｏｂの位置情報を得ることができる。
【００５１】
上記減衰係数の比ｆａ／ｆｂを求める方法としては、例えば、位置検出用光源１２Ａと位置検出用光源１２Ｂを逆相で点滅（例えば、矩形波状若しくは正弦波状の駆動信号を伝播距離の差に起因する位相差が無視できる周波数で相互に１８０度の位相差を持つように動作）させた上で、検出光量の波形を解析する。より現実的には、例えば、一方の制御量Ｉａを固定し（Ｉａ＝Ｉｍ）、検出波形が観測できなくなるように、すなわち、検出光量の比Ｇａ／Ｇｂが１となるように他方の制御量ｌｂを制御し、このときの制御量Ｉｂ＝Ｉｍ・（ｆａ／ｆｂ）から上記減衰係数の比ｆａ／ｆｂを導出する。
【００５２】
また、両制御量の和が常に一定、すなわち、下式
Ｉｍ＝Ｉａ＋Ｉｂ
を満たすように制御してもよい。この場合には、下式
Ｉｂ＝Ｉｍ・ｆｂ／（ｆａ十ｆｂ）
となるので、
ｆｂ／（ｆａ十ｆｂ）＝α
とすると、下式
ｆａ／ｆｂ＝（１−α）／α
により、減衰係数の比が求まる。
【００５３】
従って、対象物体Ｏｂの矢印Ａ方向の位置情報は、位置検出用光源１２Ａと位置検出用光源１２Ｂを相互に逆相で駆動することで取得することができる。また、対象物体Ｏｂの矢印Ｂ方向の位置情報は、位置検出用光源１２Ｃと位置検出用光源１２Ｄを相互に逆相で駆動することで取得することができる。それ故、制御系において上記Ａ方向とＢ方向の検出動作を順次行って対象物体ＯｂのＸＹ平面上の位置座標を取得できる。
【００５４】
上記のように、光検出器１５により検出される位置検出光の光量比に基づいて対象物体Ｏｂの検出領域１０Ｒ内の平面位置情報を取得するにあたって、例えば、マイクロプロセッサーユニット（ＭＰＵ）を用い、これにより所定のソフトウェア（動作プログラム）を実行することに従って処理を行う構成を採用することができる。また、論理回路などのハードウェアを用いた処理を利用することもできる。なお、集積回路４５０は、位置検出機能付き表示装置１００の一部として組み込まれていても良く、位置検出機能付き表示装置１００が搭載される電子機器の内部において構成されていてもよい。
【００５５】
（本形態の位置検出方法）
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での位置検出方法を示す説明図であり、図３（ａ）、（ｂ）は各々、導光板１３（検出領域１０Ｒ）の長辺方向（Ｘ軸方向）の位置検出、および短辺方向（Ｙ軸方向）の位置検出を行なう場合の説明図である。
【００５６】
本形態の光学式位置検出装置１０において、検出領域１０Ｒにおける対象物体ＯｂのＸ座標位置を検出するには、位置検出用光源装置１１において、光源駆動回路４６０は、図３（ａ）に示すように、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄを同相で駆動し、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｃを同相で駆動し、かつ、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄと位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｃとを逆相で駆動する。すなわち、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄを点灯させ、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｃを消灯させてＸ軸方向の一方方向が高い強度分布を形成する第１期間と、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｃを点灯させ、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄを消灯させてＸ軸方向の他方方向の出射強度が高い強度分布を形成する第２期間とを交互に設定する。従って、位置検出部４５１において、第１期間と第２期間とにおける光検出器１５の検出値の比や差を用いれば、検出領域１０Ｒでの対象物体ＯｂのＸ座標を検出することができる。
【００５７】
また、検出領域１０Ｒにおける対象物体ＯｂのＹ座標位置を検出するには、位置検出用光源装置１１において、光源駆動回路４６０は、図３（ｂ）に示すように、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃを同相で駆動し、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄを同相で駆動し、かつ、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃと位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄとを逆相で駆動する。すなわち、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃを点灯させ、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄを消灯させてＹ軸方向の一方方向が高い強度分布を形成する第１期間と、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄを点灯させ、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃを消灯させてＹ軸方向の他方方向の出射強度が高い強度分布を形成する第２期間とを交互に設定する。従って、位置検出部４５０において、第１期間と第２期間とにおける光検出器１５の検出値の比や差を用いれば、検出領域１０Ｒでの対象物体ＯｂのＹ座標を検出することができる。
【００５８】
なお、４つの位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄを同時に点灯させてＺ軸方向に位置検出光の強度分布を形成し、Ｚ座標の検出を行なってもよい。
【００５９】
（位置検出用光源の校正）
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での校正方法を示す説明図である。
【００６０】
本形態の光学式位置検出装置１０では、検出領域１０Ｒの面内方向に位置検出光の強度分布を順次逆向きで形成し、かかる検出領域１０Ｒにおいて対象物体Ｏｂにより反射した位置検出光を光検出器１５で検出する。従って、検出領域１０Ｒの面内方向に順次逆向きで形成した位置検出光では、強度分布の絶対強度あるいは相対強度が一定であることが必要である。このため、本形態では、対象物体Ｏｂが存在しない状態で位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄを順次点灯させ、その間の光検出器１５での受光結果に基づいて、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄの出射光量の校正を行なう。また、本形態では、図２に示すように、集積回路４５０には、光検出器１５から受光結果が出力される光源校正部４５３が設けられており、光源校正部４５３は、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄの出射光量の校正に基づいて、位置検出の際に光源駆動回路４６０から位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄに供給される駆動電流の補正を行う。
【００６１】
ここで、光検出器１５の中心光軸Ｌ１５の延在方向、および中心光軸Ｌ１５に平行な仮想線の延在方向において、光検出器１５が位置する側を第１方向Ｙ１とし、光検出器１５が位置する側とは反対側を第２方向Ｙ２としたとき、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄのうち、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃは、発光部１２１を第１方向Ｙ１に向けた第１位置検出用光源として構成されている。これに対して、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄは、発光部１２１を第２方向Ｙ２に向けた第２位置検出用光源として構成されており、かかる位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄ（第２位置検出用光源）から出射された位置検出光Ｌ２ｂ、Ｌ２ｄは、対象物体Ｏｂが存在しない状態では光検出器１５に入射しない。
【００６２】
そこで、本形態の光学式位置検出装置１０の位置検出用光源装置１１には、光検出器１５の受光部１５１に発光部１２１を向けた２つの補助光源（第１補助光源１２Ｖおよび第２補助光源１２Ｗ）が設けられている。第１補助光源１２Ｖおよび第２補助光源１２Ｗは、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄと同一特性の発光ダイオードである。本形態において、第１補助光源１２Ｖは、導光板１３の辺部分１３ｌにおいて、光検出器１５と位置検出用光源１２Ｂとの間に配置され、発光部１２１を辺部分１３ｌに沿う方向に向けている。また、第２補助光源１２Ｗは、導光板１３の辺部分１３ｌにおいて、光検出器１５と位置検出用光源１２Ｄとの間に配置され、発光部１２１を辺部分１３ｌに沿う方向に向けている。
【００６３】
ここで、第１補助光源１２Ｖは、位置検出用光源１２Ｂと同一のタイミングで同一の条件で光源駆動回路４６０によって駆動される。より具体的には、第１補助光源１２Ｖと位置検出用光源１２Ｂとは並列あるいは直列に電気的に接続されている。また、第２補助光源１２Ｗは、位置検出用光源１２Ｄと同一のタイミングで同一の条件で光源駆動回路４６０によって駆動される。より具体的には、第２補助光源１２Ｗと位置検出用光源１２Ｄとは並列あるいは直列に電気的に接続されている。
【００６４】
また、本形態の光学式位置検出装置１０の位置検出用光源装置１１では、第１補助光源１２Ｖから光検出器１５に向かう光路と、導光板１３の側端面１３ｍとの間に遮光部１９１が設けられており、第１補助光源１２Ｖから放出された光が検出領域１０Ｒに進入しないようになっている。また、第２補助光源１２Ｗから光検出器１５に向かう光路と、導光板１３の側端面１３ｍとの間にも遮光部１９２が設けられており、第２補助光源１２Ｗから放出された光が検出領域１０Ｒに進入しないようになっている。
【００６５】
このように構成した光学式位置検出装置１０において、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄの出射光量の校正を行なうには、まず、Ｘ軸方向における位置検出のための校正を行なう。より具体的には、図４（ａ）に示すように、対象物体Ｏｂが存在しない状態で位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｃを点灯させる一方、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄを消灯させて、矢印Ｘａで示す方向の強度分布を形成する。その際、第１補助光源１２Ｖも点灯する。次に、図４（ｂ）に示すように、対象物体Ｏｂが存在しない状態で位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄを点灯させる一方、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｃを消灯させて、矢印Ｘｂで示す方向の強度分布を形成する。その際、第２補助光源１２Ｗも点灯する。その間、光検出器１５での検出結果は、図２に示す集積回路４５０の光源校正部４５３に出力され、光源校正部４５３において校正が行なわれる。かかる校正の際、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｃから出射された位置検出光Ｌ２ｂ、Ｌ２ｃ、および位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄから出射された位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｄは、その一部が光検出器１５に入射するので、第１補助光源１２Ｖおよび第２補助光源１２Ｗが存在するか否かにかかわらず、校正を行なうことができる。
【００６６】
これに対して、Ｙ軸方向における位置検出のための校正を行なう際には、以下に説明するように、第１補助光源１２Ｖおよび第２補助光源１２Ｗを用いる。Ｙ軸方向における位置検出のための校正を行なうには、まず、図４（ｃ）に示すように、対象物体Ｏｂが存在しない状態で位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄを点灯させる一方、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃを消灯させて、矢印Ｙａで示す方向の強度分布を形成する。その際、第１補助光源１２Ｖおよび第２補助光源１２Ｗも点灯する。次に、図４（ｄ）に示すように、対象物体Ｏｂが存在しない状態で位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃを点灯させる一方、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄを消灯させて、矢印Ｙｂで示す方向の強度分布を形成する。その際、第１補助光源１２Ｖおよび第２補助光源１２Ｗは消灯状態にある。その間、光検出器１５での検出結果は、図２に示す集積回路４５０の光源校正部４５３に出力され、光源校正部４５３において校正が行なわれる。
【００６７】
かかる校正の際、図４（ｄ）に示す工程では、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃから出射された位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｃは、その一部が光検出器１５に入射する。これに対して、図４（ｃ）に示す工程では、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄから出射された位置検出光Ｌ２ｂ、Ｌ２ｄは、光検出器１５に入射しない。しかるに本形態では、図４（ｃ）に示す工程では、第１補助光源１２Ｖおよび第２補助光源１２Ｗから出射された光が光検出器１５に入射する。また、第１補助光源１２Ｖおよび第２補助光源１２Ｗは、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄと同一特性の発光ダイオードであって、同一の条件で駆動される。従って、第１補助光源１２Ｖおよび第２補助光源１２Ｗから出射された光に基づいて、第２位置検出用光源（位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄ）の校正を行なえば、発光部１２１を第２方向Ｙ２（光検出器１５が位置する側とは反対側）に向けた第２位置検出用光源（位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄ）のみを点灯させた状態での出射光量の校正を行なったことになる。
【００６８】
かかる校正を行なった後、光源校正部４５３は、図４（ａ）に矢印Ｘａで示す方向の強度分布と、図４（ｂ）に矢印Ｘｂで示す方向の強度分布とが等しく、かつ、図４（ｃ）に矢印Ｙａで示す方向の強度分布と、図４（ｄ）に矢印Ｙｂで示す方向の強度分布とが等しくなるように、位置検出の際に光源駆動回路４６０から位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄに供給される駆動電流の補正を行う。かかる校正は、光学式位置検出装置１０を製造した際に行なわれる。また、上記の校正は、光学式位置検出装置１０が出荷された後、実使用の際、例えば、電源供給が実施される度に行われる。
【００６９】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の光学式位置検出装置１０および位置検出機能付き表示装置１００では、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄが導光板１３の光出射面１３ｓから出射され、これが導光板１３の出射側に配置された対象物体Ｏｂによって反射されると、この反射光が光検出器１５によって検出される。ここで、検出領域１０Ｒにおける位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの強度と位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄからの距離とが所定の相関性を有しているので、光検出器１５を介して得られた受光強度から対象物体ＯｂのＸＹ座標を検出することができる。
【００７０】
また、かかる検出方式によれば、スクリーン部材２２０の一方面２２０ｓ側に位置検出光の光強度分布を形成すればよいので、必ずしもスクリーン部材２２０の前側に導光板１３を配置する必要がないので、スクリーン部材２２０に画像を表示するタイプの位置検出機能付き表示装置１００を構成するのに適している。
【００７１】
さらに、本形態では、検出領域１０Ｒに形成した位置検出光の強度分布を利用して対象物体Ｏｂの位置を検出することから、強度分布の絶対強度、あるいは順次形成した強度分布の相対強度が一定であることが必要である。このため、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄの出射光量の校正を行なう。かかる校正の際、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄ（第２位置検出用光源）は、光検出器１５が位置する側とは反対の第２方向Ｙ２に発光部１２１が向いているため、検出領域１０Ｒ内に対象物体Ｏｂが存在しない場合、位置検出光が光検出器１５に入射しない。しかるに本形態では、光検出器１５の受光部１５１に発光部１２１を向けた補助光源（第１補助光源１２Ｖおよび第２補助光源１２Ｗ）を備えており、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄの出射光量の校正を行なう際、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄと同時に駆動された第１補助光源１２Ｖおよび第２補助光源１２Ｗから出射された光を光検出器１５に入射させる。このため、第１補助光源１２Ｖおよび第２補助光源１２Ｗから出射された光の検出結果に基づいて、第２位置検出用光源（位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄ）のみを点灯させた状態での出射光量の校正を行なうことができる。
【００７２】
また、第１補助光源１２Ｖおよび第２補助光源１２Ｗから出射された光に対しては、検出領域１０Ｒ内への進入を阻止する遮光部（第１遮光部１９１および第２遮光部１９２）が設けられているため、第１補助光源１２Ｖおよび第２補助光源１２Ｗから出射された光によって位置検出が妨げられることがない。
【００７３】
［実施の形態２］
（全体構成）
図５は、本発明の実施の形態２に係る位置検出機能付き表示装置の構成を模式的に示す説明図であり、図５（ａ）、（ｂ）は、位置検出機能付き表示装置の要部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。図６は、本発明の実施の形態２に係る光学式位置検出装置１０の構成を示す説明図であり、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、光学式位置検出装置１０の断面構成を模式的に示す説明図、光学式位置検出装置に用いた導光板１３などの構成を示す説明図、および導光板１３内での位置検出用赤外光の減衰状態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。
【００７４】
図５（ａ）、（ｂ）に示す位置検出機能付き表示装置１００は、光学式位置検出装置１０と画像生成装置２００とを備えており、光学式位置検出装置１０は、画像生成装置２００によって表示された画像に基づいて指などの対象物体を検出領域１０Ｒに接近させた際、対象物体Ｏｂの平面的な位置（Ｘ座標位置およびＹ座標位置）を検出する。光学式位置検出装置１０は、赤外光からなる位置検出光を放出する複数の位置検出用光源１２を備えた位置検出用光源装置１１と、検出領域１０Ｒに受光部１５１を向けた第１光検出器１５Ａとを有している。本形態において、位置検出用光源装置１１は、ＸＹ平面に平行に配置された導光板１３も備えている。光検出器１５は、フォトダイオードやフォトトランジスターなどの受光素子を備えている。画像生成装置２００は投射型であり、導光板１３の前面側（入力操作側）に重ねて配置されたスクリーン部材２２０と、スクリーン部材２２０の一方面２２０ｓ側に表示光を拡大投射する画像投射装置２５０とを有しており、画像生成装置２００は、スクリーン部材２２０上に画像表示領域２０Ｒを有している。
【００７５】
図６（ａ）、（ｂ）に示すように、本形態の光学式位置検出装置１０において、位置検出用光源装置１１は、長方形の平面形状を有する導光板１３を備えており、導光板１３の側端面１３ｍのうち、角部分１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ、１３ｈには、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄが配置されている。
【００７６】
検出領域１０Ｒは、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄが視認側（操作側）に出射される領域であり、対象物体Ｏｂによる反射光が生じうる領域である。本形態において、検出領域１０Ｒの平面形状は、四角形状であり、４つの辺部分１０ａ〜１０ｄのうち、１つの辺部分１０ｂ（第１辺部分）の長さ方向の略中央部分に隣接する箇所に第１光検出器１５Ａが配置されている。第１光検出器１５Ａは、検出領域１０Ｒに受光部１５１を向けており、その中心光軸Ｌ１５Ａは、辺部分１０ａ（第２辺部分）および辺部分１０ｂに直交し、辺部分１０ｃ、１０ｄに平行である。
【００７７】
また、本形態において、検出領域１０Ｒの辺部分１０ｄ（第３辺部分）の長さ方向の略中央部分に隣接する箇所には第２光検出器１５Ｂが配置されている。第２光検出器１５Ｂは、検出領域１０Ｒに受光部１５１を向けており、その中心光軸Ｌ１５Ｂは、第１光検出器１５Ａの中心光軸Ｌ１５Ａと直交している。
【００７８】
ここで、導光板１３と検出領域１０Ｒとは、長辺同士（辺部分１３ｋ、１０ａ同士、辺部分１３ｌ、１０ｂ同士）が同一の方向に位置し、短辺同士（辺部分１３ｉ、１０ｄ同士、辺部分１３ｊ、１０ｃ同士）が同一の方向に位置している。従って、導光板１３において、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄが配置された角部分１３ｆ、１３ｈは、検出領域１０Ｒの辺部分１０ｂ（第１辺部分の両側に位置する２つの第１角部分）に相当する位置である。また、導光板１３において、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃが配置された角部分１３ｅ、１３ｇは、検出領域１０Ｒの辺部分１０ａ（第２辺部分の両側に位置する２つの第２角部分）に相当する位置である。
【００７９】
第１光検出器１５Ａには、位置検出部４５１を備えた集積回路４５０が接続されており、位置検出部４５１は、第１光検出器１５Ａでの検出結果に基づいて、対象物体Ｏｂの位置を検出する。また、位置検出部４５１は、第１光検出器１５Ａおよび第２光検出器５Ｂ双方での検出結果、あるいは第２光検出器５Ｂでの検出結果に基づいて、対象物体Ｏｂの位置を検出することもできる。
【００８０】
このように構成した位置検出機能付き表示装置１００において、位置検出光Ｌ２ａと位置検出光Ｌ２ｂは、導光板１３の内部では、矢印Ａで示す方向において互いに逆向きに伝播しながら、光出射面１３ｓから出射される。また、位置検出光Ｌ２ｃと位置検出光Ｌ２ｄは、矢印Ａで示す方向に対して交差する方向（矢印Ｂで示す方向）において互いに逆向きに伝播しながら光出射面１３ｓから出射される。従って、導光板１３から検出領域１０Ｒに出射される位置検出光Ｌ２ａの光量は、図６（ｃ）に実線で示すように、位置検出用光源１２Ａからの距離に伴って直線的に減衰する強度分布を有することになる。また、検出領域１０Ｒに出射される位置検出光Ｌ２ｂの光量は、図６（ｃ）に点線で示すように、位置検出用光源１２Ｂからの距離に伴って直線的に減衰する強度分布を有することになる。
【００８１】
（本形態の位置検出方法）
図７は、本発明の実施の形態２に係る光学式位置検出装置での位置検出方法を示す説明図であり、図７（ａ）、（ｂ）は各々、導光板１３（検出領域１０Ｒ）の長辺方向（Ｘ軸方向）の位置検出、および短辺方向（Ｙ軸方向）の位置検出を行なう場合の説明図である。
【００８２】
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と同様、検出領域１０Ｒにおける対象物体ＯｂのＸ座標位置を検出するには、位置検出用光源装置１１において、光源駆動回路４６０は、図７（ａ）に示すように、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄを同相で駆動し、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｃを同相で駆動し、かつ、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄと位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｃとを逆相で駆動する。すなわち、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄを点灯させ、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｃを消灯させてＸ軸方向の一方方向が高い強度分布を形成する第１期間と、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｃを点灯させ、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄを消灯させてＸ軸方向の他方方向の出射強度が高い強度分布を形成する第２期間とを交互に設定する。従って、位置検出部４５１において、第１期間と第２期間とにおける第１光検出器１５Ａの検出値の比や差を用いれば、検出領域１０Ｒでの対象物体ＯｂのＸ座標を検出することができる。
【００８３】
また、検出領域１０Ｒにおける対象物体ＯｂのＹ座標位置を検出するには、位置検出用光源装置１１において、光源駆動回路４６０は、図７（ｂ）に示すように、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃを同相で駆動し、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄを同相で駆動し、かつ、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃと位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄとを逆相で駆動する。すなわち、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃを点灯させ、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄを消灯させてＹ軸方向の一方方向が高い強度分布を形成する第１期間と、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄを点灯させ、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃを消灯させてＹ軸方向の他方方向の出射強度が高い強度分布を形成する第２期間とを交互に設定する。従って、位置検出部４５０において、第１期間と第２期間とにおける第１光検出器１５Ａの検出値の比や差を用いれば、検出領域１０Ｒでの対象物体ＯｂのＹ座標を検出することができる。
【００８４】
なお、４つの位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄを同時に点灯させてＺ軸方向に位置検出光の強度分布を形成し、Ｚ座標の検出を行なってもよい。
【００８５】
（位置検出用光源の校正）
図８は、本発明の実施の形態２に係る光学式位置検出装置での校正方法を示す説明図である。本形態の光学式位置検出装置１０では、検出領域１０Ｒの面内方向に位置検出光の強度分布を順次逆向きで形成し、かかる検出領域１０Ｒにおいて対象物体Ｏｂにより反射した位置検出光を光検出器１５で検出する。従って、検出領域１０Ｒの面内方向に順次逆向きで形成した位置検出光では、強度分布の絶対強度あるいは相対強度が一定であることが必要である。このため、本形態では、対象物体Ｏｂが存在しない状態で位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄを順次点灯させ、その間の光検出器１５での受光結果に基づいて、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄの出射光量の校正を行なう。また、本形態では、図６に示すように、集積回路４５０には、第１光検出器１５Ａおよび第２光検出器１５Ｂから受光結果が出力される光源校正部４５３が設けられており、光源校正部４５３は、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄの出射光量の校正に基づいて、位置検出の際に光源駆動回路４６０から位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄに供給される駆動電流の補正を行う。
【００８６】
ここで、第１光検出器１５Ａの中心光軸Ｌ１５Ａの延在方向、および中心光軸Ｌ１５Ａに平行な仮想線の延在方向において、第１光検出器１５Ａが位置する側を第１方向Ｙ１とし、第１光検出器１５Ａが位置する側とは反対側を第２方向Ｙ２としたとき、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄのうち、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃは、発光部１２１を第１方向Ｙ１に向けた第１位置検出用光源として構成されている。これに対して、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄは、発光部１２１を第２方向Ｙ２に向けた第２位置検出用光源として構成されており、かかる位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄ（第２位置検出用光源）から出射された位置検出光Ｌ２ｂ、Ｌ２ｄは、対象物体Ｏｂが存在しない状態では第１光検出器１５Ａに入射しない。
【００８７】
ここで、本形態の光学式位置検出装置１０には、検出領域１０Ｒの辺部分１０ｄ（第３辺部分）の長さ方向の略中央部分に隣接する箇所に第２光検出器１５Ｂが配置されており、かかる第２光検出器１５Ｂの中心光軸Ｌ１５Ｂは、第１光検出器１５Ａの中心光軸Ｌ１５Ａと直交している。このため、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄ（第２位置検出用光源）は、第１光検出器１５Ａが位置する側とは反対側の第２方向Ｙ２に発光部１２１を向けているが、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄ（第２位置検出用光源）のうち、位置検出用光源１２Ｂは、第２光検出器１５Ｂが位置する側に発光部１２１を向けている。このため、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄから出射された位置検出光Ｌ２ｂ、Ｌ２ｄのうち、位置検出用光源１２Ｂから出射された位置検出光Ｌ２ｂは、第２光検出器１５Ｂに入射する。
【００８８】
このように構成した光学式位置検出装置１０において、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄの出射光量の校正を行なうには、まず、Ｘ軸方向における位置検出のための校正を行なう。より具体的には、図８（ａ）に示すように、対象物体Ｏｂが存在しない状態で位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｃを点灯させる一方、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄを消灯させて、矢印Ｘａで示す方向の強度分布を形成する。次に、図８（ｂ）に示すように、対象物体Ｏｂが存在しない状態で位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄを点灯させる一方、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｃを消灯させて、矢印Ｘｂで示す方向の強度分布を形成する。その間、第１光検出器１５Ａでの検出結果は、図６に示す集積回路４５０の光源校正部４５３に出力され、光源校正部４５３において校正が行なわれる。かかる校正の際、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｃから出射された位置検出光Ｌ２ｂ、Ｌ２ｃ、および位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄから出射された位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｄは、その一部が第１光検出器１５Ａに入射するので、校正を行なうことができる。
【００８９】
これに対して、Ｙ軸方向における位置検出のための校正を行なうには、まず、図８（ｃ）に示すように、対象物体Ｏｂが存在しない状態で位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄを点灯させる一方、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃを消灯させて、矢印Ｙａで示す方向の強度分布を形成する。次に、図８（ｄ）に示すように、対象物体Ｏｂが存在しない状態で位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃを点灯させる一方、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄを消灯させて、矢印Ｙｂで示す方向の強度分布を形成する。
【００９０】
かかる校正の際、図８（ｃ）に示す工程では、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄから出射された位置検出光Ｌ２ｂ、Ｌ２ｄは、第１光検出器１５Ａに入射しないが、位置検出用光源１２Ｂから出射された位置検出光Ｌ２ｂは第２光検出器１５Ｂに入射する。そこで、本形態では、図８（ｃ）、（ｄ）に示す校正の際は、第２光検出器１５Ｂでの受光結果が、図６に示す集積回路４５０の光源校正部４５３に出力され、光源校正部４５３において校正が行なわれる。従って、発光部１２１を第２方向Ｙ２（光検出器１５が位置する側とは反対側）に向けた第２位置検出用光源（位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄ）のみを点灯させた状態での出射光量の校正を行なうことができる。なお、図８（ｄ）に示す校正の際、位置検出用光源１２Ａから出射された位置検出光Ｌ２ａは、第２光検出器１５Ｂに入射しないが、位置検出用光源１２Ｃから出射された位置検出光Ｌ２ｃは第２光検出器１５Ｂに入射するので、校正に支障はない。
【００９１】
かかる校正を行なった後、光源校正部４５３は、図８（ａ）に矢印Ｘａで示す方向の強度分布と、図８（ｂ）に矢印Ｘｂで示す方向の強度分布とが等しく、かつ、図８（ｃ）に矢印Ｙａで示す方向の強度分布と、図８（ｄ）に矢印Ｙｂで示す方向の強度分布とが等しくなるように、位置検出の際に光源駆動回路４６０から位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄに供給される駆動電流の補正を行う。かかる校正は、光学式位置検出装置１０を製造した際に行なわれる。また、上記の校正は、光学式位置検出装置１０が出荷された後、実使用の際、例えば、電源供給が実施される度に行われる。
【００９２】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の光学式位置検出装置１０および位置検出機能付き表示装置１００では、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄが導光板１３の光出射面１３ｓから出射され、これが導光板１３の出射側に配置された対象物体Ｏｂによって反射されると、この反射光が第１光検出器１５Ａによって検出される。ここで、検出領域１０Ｒにおける位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの強度と位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄからの距離とが所定の相関性を有しているので、第１光検出器１５Ａを介して得られた受光強度から対象物体ＯｂのＸＹ座標を検出することができる。
【００９３】
また、かかる検出方式によれば、スクリーン部材２２０の一方面２２０ｓ側に位置検出光の光強度分布を形成すればよいので、必ずしもスクリーン部材２２０の前側に導光板１３を配置する必要がないので、スクリーン部材２２０に画像を表示するタイプの位置検出機能付き表示装置１００を構成するのに適している。
【００９４】
さらに、本形態では、検出領域１０Ｒに形成した位置検出光の強度分布を利用して対象物体Ｏｂの位置を検出することから、強度分布の絶対強度、あるいは順次形成した強度分布の相対強度が一定であることが必要である。このため、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄの出射光量の校正を行なう。かかる校正の際、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄ（第２位置検出用光源）は、第１光検出器１５Ａが位置する側とは反対の第２方向Ｙ２に発光部１２１が向いているため、検出領域１０Ｒ内に対象物体Ｏｂが存在しない場合、位置検出光が第１光検出器１５Ａに入射しない。しかるに本形態では、検出領域１０Ｒの辺部分１０ｄに隣接する箇所には第２光検出器１５Ｂが配置され、第２光検出器１５Ｂの中心光軸Ｌ１５Ｂは、第１光検出器１５Ａの中心光軸Ｌ１５Ａと直交している。このため、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄのうち、位置検出用光源１２Ｂから出射された位置検出光は、第２光検出器１５Ｂに入射する。このため、第２光検出器１５Ｂでの受光結果に基づいて、第２位置検出用光源（位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄ）のみを点灯させた状態での出射光量の校正を行なうことができる。
【００９５】
［実施の形態２の変形例］
上記実施の形態２では、第２光検出器１５Ｂを検出領域１０Ｒの辺部分１０ｄに隣接する箇所に設けたが、検出領域１０Ｒの辺部分１０ａに隣接する箇所に受光部１５１を第１方向Ｙ１に向けて第２光検出器１５Ｂを配置してもよい。
【００９６】
［他の実施の形態］
上記実施の形態では、スクリーン部材２２０の他方面２２０ｔ側に位置検出用光源装置１１を配置したが、スクリーン部材２２０の一方面２２０ｓ側に位置検出用光源装置１１を配置してもよい。上記実施の形態では、投射型表示装置に本発明を適用したが、電子黒板に本発明を適用してもよい。
【００９７】
［位置検出機能付き表示装置１００の変形例］
上記実施の形態では位置検出機能付き表示装置１００を投射型表示装置や電子黒板に適用した例であったが、図９〜図１２に示すように、直視型の表示装置を画像生成装置２００として採用すれば、図１３を参照して後述する電子機器に用いることができる。なお、以下に説明では、図１〜図４や図５〜図８を参照して説明した校正のための構成（補助光源など）の図示は省略してある。
【００９８】
（位置検出機能付き表示装置１００の変形例１）
図９および図１０は、本発明の変形例１に係る光学式位置検出装置１０および位置検出機能付き表示装置１００の分解斜視図、および断面構成を示す説明図である。なお、本形態の位置検出機能付き表示装置１００において、光学式位置検出装置１０の構成は、上記実施の形態と同様であるため、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。
【００９９】
図９および図１０に示す位置検出機能付き表示装置１００は、光学式位置検出装置１０と画像生成装置２００とを備えており、光学式位置検出装置１０は、位置検出光を放出する位置検出用光源１２と、導光板１３と、検出領域１０Ｒに受光部１５１を向けた光検出器１５（光検出器１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ）とを備えている。画像生成装置２００は、有機エレクトロルミネッセンス装置やプラズマ表示装置などといった直視型表示装置２０８であり、光学式位置検出装置１０に対して入力操作側とは反対に設けられている。直視型表示装置２０８は、導光板１３に対して平面視で重なる領域に画像表示領域２０Ｒを備えており、かかる画像表示領域２０Ｒは検出領域１０Ｒと平面視で重なっている。
【０１００】
（位置検出機能付き表示装置１００の変形例２）
図１１および図１２は、本発明の変形例２に係る光学式位置検出装置１０および位置検出機能付き表示装置１００の説明図であり、図１１および図１２は各々、光学式位置検出装置１０および位置検出機能付き表示装置１００の分解斜視図、および断面構成を示す説明図である。なお、本形態の位置検出機能付き表示装置１００において、光学式位置検出装置１０の構成は、上記実施の形態と同様であるため、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。
【０１０１】
図１１および図１２に示す位置検出機能付き表示装置１００は、光学式位置検出装置１０と画像生成装置２００とを備えており、光学式位置検出装置１０は、位置検出光を放出する位置検出用光源１２と、導光板１３と、検出領域１０Ｒに受光部１５１を向けた光検出器１５（光検出器１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ）とを備えている。画像生成装置２００は、直視型表示装置である液晶装置２０９と、透光性のカバー部材３０とを備えている。液晶装置２０９は、導光板１３に対して平面視で重なる領域に画像表示領域２０Ｒを備えており、かかる画像表示領域２０Ｒは検出領域１０Ｒと平面視で重なっている。
【０１０２】
本形態の位置検出機能付き表示装置１００において、導光板１３の光出射側には、必要に応じて、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの均―化を図るための光学シート１６が配置されている。本形態においては、光学シート１６として、導光板１３の光出射面１３ｓに対向する第１プリズムシート１６１と、第１プリズムシート１６１に対して導光板１３が位置する側とは反対側で対向する第２プリズムシート１６２と、第２プリズムシート１６２に対して導光板１３が位置する側とは反対側で対向する光散乱板１６３とが用いられている。なお、光学シート１６に対して導光板１３が位置する側とは反対側には矩形枠状の遮光シート１７が光学シート１６の周囲に配置されている。かかる遮光シート１７は、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄから出射された位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄが漏れるのを防止する。
【０１０３】
液晶装置２０９（画像生成装置２００）は、光学シート１６（第１プリズムシート１６１、第２プリズムシート１６２および光散乱板１６３）に対して導光板１３が位置する側とは反対側に液晶パネル２０９ａを備えている。本形態において、液晶パネル２０９ａは、透過型の液晶パネルであり、２枚の透光性基板２１、２２をシール材２３で貼り合わせ、基板間に液晶２４を充填した構造を有している。本形態において、液晶パネル２０９ａは、アクティブマトリクス型液晶パネルであり、２枚の透光性基板２１、２２の一方側には透光性の画素電極、データ線、走査線、画素スイッチング素子（図示せず）が形成され、他方側には透光性の共通電極（図示せず）が形成されている。なお、画素電極および共通電極が同一の基板に形成されることもある。かかる液晶パネル２０９ａでは、各画素に対して走査線を介して走査信号が出力され、データ線を介して画像信号が出力されると、複数の画素の各々で液晶２４の配向が制御される結果、画像表示領域２０Ｒに画像が形成される。
【０１０４】
液晶パネル２０９ａにおいて、一方の透光性基板２１には、他方の透光性基板２２の外形より周囲に張り出した基板張出部２１ｔが設けられている。この基板張出部２１ｔの表面上には駆動回路などを構成する電子部品２５が実装されている。また、基板張出部２１ｔには、フレキシブル配線基板（ＦＰＣ）などの配線部材２６が接続されている。なお、基板張出部２１ｔ上には配線部材２６のみが実装されていてもよい。なお、必要に応じて透光性基板２１、２２の外面側には偏光板（図示せず）が配置される。
【０１０５】
ここで、対象物体Ｏｂの平面位置を検出するためには、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを対象物体Ｏｂによる操作が行われる視認側へ出射させる必要があり、液晶パネル２０９ａは、導光板１３および光学シート１６よりも視認側（操作側）に配置されている。従って、液晶パネル２０９ａにおいて、画像表示領域２０Ｒは、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを透過可能に構成される。なお、液晶パネル２０９ａが導光板１３の視認側とは反対側に配置される場合には、画像表示領域２０Ｒが位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを透過するように構成されている必要はないが、その代りに、画像表示領域２０Ｒが導光板１３を通して視認側より透視可能に構成される必要がある。
【０１０６】
液晶装置２０９は、液晶パネル２０９ａを照明するための照明装置４０を備えている。本形態において、照明装置４０は、導光板１３に対して液晶パネル２０９ａが位置する側とは反対側において導光板１３と反射板１４との間に配置されている。照明装置４０は、照明用光源４１と、この照明用光源４１から放出される照明光を伝播させながら出射する照明用導光板４３とを備えており、照明用導光板４３は、矩形の平面形状を備えている。照明用光源４１は、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）などの発光素子で構成され、駆動回路（図示せず）から出力される駆動信号に応じて、例えば白色の照明光Ｌ４を放出する。本形態において、照明用光源４１は、照明用導光板４３の辺部分４３ａに沿って複数、配列されている。
【０１０７】
照明用導光板４３は、辺部分４３ａに隣接する光出射側の表面部分（光出射面４３ｓの辺部分４３ａ側の外周部）に傾斜面４３ｇが設けられ、照明用導光板４３は、辺部分４３ａに向けて厚みが徐々に増加している。かかる傾斜面４３ｇを有する入光構造によって、光出射面４３ｓが設けられる部分の厚みの増加を抑制しつつ、辺部分４３ａの高さを照明用光源４１の光放出面の高さに対応させてある。
【０１０８】
かかる照明装置４０において、照明用光源４１から出射された照明光は、照明用導光板４３の辺部分４３ａから照明用導光板４３の内部に入射した後、照明用導光板４３の内部を反対側の外縁部４３ｂに向けて伝播し、一方の表面である光出射面４３ｓから出射される。ここで、照明用導光板４３は、辺部分４３ａ側から反対側の外縁部４３ｂに向けて内部伝播光に対する光出射面４３ｓからの出射光の光量比率が単調に増加する導光構造を有している。かかる導光構造は、例えば、照明用導光板４３の光出射面４３ｓ、または背面４３ｔに形成された光偏向用あるいは光散乱用の微細な凹凸形状の屈折面の面積、印刷された散乱層の形成密度などを上記内部伝播方向に向けて徐々に高めることで実現される。このような導光構造を設けることで、辺部分４３ａから入射した照明光Ｌ４は光出射面４３ｓからほぼ均一に出射される。
【０１０９】
本形態において、照明用導光板４３は、液晶パネル２０９ａの視認側とは反対側で液晶パネル２０９ａの画像表示領域２０Ｒと平面的に重なるように配置され、いわゆるバックライトとして機能する。但し、照明用導光板４３を液晶パネル２０９ａの視認側に配置して、いわゆるフロントライトとして機能するように構成してもよい。また、本形態において、照明用導光板４３は導光板１３と反射板１４との間に配置されているが、照明用導光板４３を光学シート１６と導光板１３との間に配置してもよい。また、照明用導光板４３と導光板１３とは共通の導光板として構成してもよい。また、本形態では、光学シート１６を位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄと照明光Ｌ４との間で共用としている。但し、照明用導光板４３の光出射側に、上記の光学シート１６とは別の専用の光学シートを配置してもよい。これは、照明用導光板４３においては光出射面４３ｓから出射される照明光Ｌ４の平面輝度を均―化することを目的に、十分な光散乱作用を呈する光散乱板を用いることが多いが、位置検出用の導光板１３においては光出射面１３ｓから出射される位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを大きく散乱させてしまうと位置検出の妨げとなる。このため、光散乱板を設けないか、あるいは比較的軽度の光散乱作用を呈する光散乱板を用いる必要があることから、光散乱板については照明用導光板４３の専用品とすることが好ましい。但し、プリズムシート（第１プリズムシート１６１や第２プリズムシート１６２）などの集光作用のある光学シートについては共用としても構わない。
【０１１０】
（電子機器への搭載例）
図１３を参照しながら、図９〜図１２を参照して説明した位置検出機能付き表示装置１００を適用した電子機器について説明する。図１３は、本発明に係る位置検出機能付き表示装置を用いた電子機器の説明図である。図１３（ａ）に、位置検出機能付き表示装置１００を備えたモバイル型のパーソナルコンピューターの構成を示す。パーソナルコンピューター２０００は、表示ユニットとしての位置検出機能付き表示装置１００と本体部２０１０を備える。本体部２０１０には、電源スイッチ２００１、およびキーボード２００２が設けられている。図１３（ｂ）に、位置検出機能付き表示装置１００を備えた携帯電話機の構成を示す。携帯電話機３０００は、複数の操作ボタン３００１、およびスクロールボタン３００２、並びに表示ユニットとしての位置検出機能付き表示装置１００を備える。スクロールボタン３００２を操作することによって、位置検出機能付き表示装置１００に表示される画面がスクロールされる。図１３（ｃ）に、位置検出機能付き表示装置１００を適用した情報携帯端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistants）の構成を示す。情報携帯端末４０００は、複数の操作ボタン４００１、および電源スイッチ４００２、並びに表示ユニットとしての位置検出機能付き表示装置１００を備える。電源スイッチ４００２を操作すると、住所録やスケジュール帳といった各種の情報が位置検出機能付き表示装置１００に表示される。
【０１１１】
なお、位置検出機能付き表示装置１００が適用される電子機器としては、図１３に示すものの他、デジタルスチールカメラ、液晶テレビ、ビューファインダー型、モニター直視型のビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳、電卓、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、銀行端末などの電子機器などが挙げられる。そして、これらの各種電子機器の表示部として、前述した位置検出機能付き表示装置１００が適用可能である。
【符号の説明】
【０１１２】
１０・・光学式位置検出装置、１０Ｒ・・検出領域、１１・・位置検出用光源装置、１２Ａ、１２Ｃ・・位置検出用光源（第１位置検出用光源）、１２Ｂ、１２Ｄ・・位置検出用光源（第２位置検出用光源）、１２Ｖ・・第１補助光源、１２Ｗ・・第２補助光源、１３・・導光板、１５・・光検出器、１５Ａ・・第１光検出器、１５Ｂ・・第２光検出器、１９１、１９２・・遮光部、４５０・・集積回路、４５１・・位置検出部、４５３・・光源校正部、４６０・・光源駆動回路、１００・・位置検出機能付き表示装置、２００・・画像生成装置、Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ、Ｌ２ｃ、Ｌ２ｄ・・位置検出光
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出領域内の対象物体の位置を光学的に検出するための光学式位置検出装置であって、
前記検出領域に位置検出光を出射して当該検出領域に前記位置検出光の強度分布を形成する位置検出用光源装置と、
前記検出領域に隣接する位置で当該検出領域に受光部を向ける光検出器と、
前記対象物体で反射した前記位置検出光の前記光検出器での受光結果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、
前記位置検出用光源装置は、前記検出領域に位置検出光を出射する複数の位置検出用光源と、前記光検出器の受光部に発光部を向けた補助光源と、該補助光源から出射された光の前記検出領域内への進入を阻止する遮光部と、を備えていることを特徴とする光学式位置検出装置。
【請求項２】
前記補助光源は、前記複数の位置検出用光源の少なくとも一部と同時に駆動されることを特徴とする請求項１に記載の光学式位置検出装置。
【請求項３】
前記光検出器の中心光軸の延在方向および該中心光軸に平行な仮想線の延在方向において前記光検出器が位置する側を第１方向とし、前記光検出器が位置する側とは反対側を第２方向としたとき、
前記位置検出用光源装置は、前記位置検出用光源として、前記第１方向に発光部を向けて前記位置検出光を放出する第１位置検出用光源と、前記第２方向に発光部を向けて前記位置検出光を放出する第２位置検出用光源と、を備え、
前記補助光源は、前記第２位置検出用光源と同時に駆動されることを特徴とする請求項２に記載の光学式位置検出装置。
【請求項４】
前記第２位置検出用光源と前記補助光源とは、並列あるいは直列に電気的接続されていることを特徴とする請求項３に記載の光学式位置検出装置。
【請求項５】
前記検出領域は四角形の平面形状を備え、
前記光検出器は、前記検出領域の第１辺部分に隣接する位置において当該第１辺部分に対向する第２辺部分に中心光軸を向けて配置され、
前記第２位置検出用光源は、前記検出領域の前記第１辺部分の両側に位置する２つの第１角部分に相当する位置で発光部を前記検出領域の対角方向に向けて配置され、
前記第１位置検出用光源は、前記第２辺部分の両側に位置する２つの第２角部分に相当する位置で発光部を前記検出領域の対角方向に向けて配置され、
前記補助光源として、前記２つの第１角部分のうちの一方の第１角部分に相当する位置に設けられた前記第２位置検出用光源と同時に駆動される第１補助光源と、他方の第１角部分に相当する位置に設けられた前記第２位置検出用光源と同時に駆動される第２補助光源と、が設けられていることを特徴とする請求項３または４に記載の光学式位置検出装置。
【請求項６】
前記位置検出用光源装置は、前記位置検出用光源から放出された前記位置検出光を内部に採り込んで光出射面から出射する導光板を備え、
当該導光板の前記光出射面に平面視で重なる位置に前記検出領域が設けられていることを特徴とする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】
検出領域内の対象物体の位置を光学的に検出するための光学式位置検出装置であって、
前記検出領域に位置検出光を出射して当該検出領域に前記位置検出光の強度分布を形成する位置検出用光源装置と、
前記検出領域に隣接する位置で当該検出領域に中心光軸を向ける第１光検出器と、
前記対象物体で反射した前記位置検出光の前記第１光検出器での受光結果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、
前記位置検出用光源装置は、前記位置検出光を放出する複数の位置検出用光源を備え、
前記検出領域に隣接する位置には、前記第１光検出器の中心光軸に直交する方向、あるいは前記第１方向に中心光軸を向けた第２光検出器を備えていることを特徴とする光学式位置検出装置。
【請求項８】
前記第１光検出器の中心光軸の延在方向および該中心光軸に平行な仮想線の延在方向において前記第１光検出器が位置する側を第１方向とし、前記第１光検出器が位置する側とは反対側を第２方向としたとき、
前記位置検出用光源装置は、前記位置検出用光源として、前記第１方向に発光部を向けて前記位置検出光を放出する第１位置検出用光源と、前記第２方向に発光部を向けて前記位置検出光を放出する第２位置検出用光源と、を備えていることを特徴とする請求項７に記載の光学式位置検出装置。
【請求項９】
前記検出領域は四角形の平面形状を備え、
前記第１光検出器は、前記検出領域の第１辺部分に隣接する位置において当該第１辺部分に対向する第２辺部分に中心光軸を向けて配置され、
前記第２位置検出用光源は、前記検出領域の前記第１辺部分の両側に位置する２つの第１角部分に相当する位置で発光部を前記検出領域の対角方向に向けて配置され、
前記第１位置検出用光源は、前記第２辺部分の両側に位置する２つの第２角部分に相当する位置で発光部を前記検出領域の対角方向に向けて配置され、
前記第２光検出器は、前記検出領域の４つの辺部分のうち、前記第１辺部を除く３つの辺部分のいずれかに隣接する位置に配置されていることを特徴とする請求項８に記載の光学式位置検出装置。
【請求項１０】
前記位置検出用光源装置は、前記位置検出用光源から放出された前記位置検出光を内部に採り込んで光出射面から出射する導光板を備え、
当該導光板の前記光出射面に平面視で重なる位置に前記検出領域が設けられていることを特徴とする請求項７乃至９の何れか一項に記載の光学式位置検出装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０の何れか一項に記載の光学式位置検出装置を備えた位置検出機能付き表示装置であって、
前記検出領域に対して平面的に重なる領域に画像を形成する画像生成装置を有していることを特徴とする位置検出機能付き表示装置。
【請求項１２】
検出領域に位置検出光を出射して当該検出領域に前記位置検出光の強度分布を形成する位置検出用光源装置と、前記検出領域に隣接する位置で当該検出領域に受光部を向ける光検出器と、前記対象物体で反射した前記位置検出光の前記光検出器での受光結果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、を有する光学式位置検出装置の校正方法であって、
前記位置検出用光源装置には、前記位置検出光を出射する複数の位置検出用光源と、前記光検出器の受光部に発光部を向けた補助光源と、該補助光源から出射された光の前記検出領域内への進入を阻止する遮光部と、を設けておき、
前記複数の位置検出用光源のうちの少なくとも一部の位置検出用光源の出射光量の校正については、前記補助光源から出射された光の前記受光素子での検出結果に基づいて行なうことを特徴とする光学式位置検出装置における校正方法。
【請求項１３】
検出領域に位置検出光を出射して当該検出領域に前記位置検出光の強度分布を形成する位置検出用光源装置と、前記検出領域に隣接する位置で当該検出領域に受光部を向ける第１光検出器と、前記対象物体で反射した前記位置検出光の前記第１光検出器での受光結果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、を有する光学式位置検出装置の校正方法であって、
前記検出領域に隣接する位置に、前記第１光検出器の中心光軸に直交する方向あるいは前記第１方向に中心光軸を向けた第２光検出器を設けておき、
前記位置検出用光源装置に設けられた複数の位置検出用光源のうちの少なくとも一部の位置検出用光源の出射光量の校正については、前記第２光検出器での受光結果に基づいて行なうことを特徴とする光学式位置検出装置における校正方法。
【請求項１】
検出領域内の対象物体の位置を光学的に検出するための光学式位置検出装置であって、
前記検出領域に位置検出光を出射して当該検出領域に前記位置検出光の強度分布を形成する位置検出用光源装置と、
前記検出領域に隣接する位置で当該検出領域に受光部を向ける光検出器と、
前記対象物体で反射した前記位置検出光の前記光検出器での受光結果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、
前記位置検出用光源装置は、前記検出領域に位置検出光を出射する複数の位置検出用光源と、前記光検出器の受光部に発光部を向けた補助光源と、該補助光源から出射された光の前記検出領域内への進入を阻止する遮光部と、を備えていることを特徴とする光学式位置検出装置。
【請求項２】
前記補助光源は、前記複数の位置検出用光源の少なくとも一部と同時に駆動されることを特徴とする請求項１に記載の光学式位置検出装置。
【請求項３】
前記光検出器の中心光軸の延在方向および該中心光軸に平行な仮想線の延在方向において前記光検出器が位置する側を第１方向とし、前記光検出器が位置する側とは反対側を第２方向としたとき、
前記位置検出用光源装置は、前記位置検出用光源として、前記第１方向に発光部を向けて前記位置検出光を放出する第１位置検出用光源と、前記第２方向に発光部を向けて前記位置検出光を放出する第２位置検出用光源と、を備え、
前記補助光源は、前記第２位置検出用光源と同時に駆動されることを特徴とする請求項２に記載の光学式位置検出装置。
【請求項４】
前記第２位置検出用光源と前記補助光源とは、並列あるいは直列に電気的接続されていることを特徴とする請求項３に記載の光学式位置検出装置。
【請求項５】
前記検出領域は四角形の平面形状を備え、
前記光検出器は、前記検出領域の第１辺部分に隣接する位置において当該第１辺部分に対向する第２辺部分に中心光軸を向けて配置され、
前記第２位置検出用光源は、前記検出領域の前記第１辺部分の両側に位置する２つの第１角部分に相当する位置で発光部を前記検出領域の対角方向に向けて配置され、
前記第１位置検出用光源は、前記第２辺部分の両側に位置する２つの第２角部分に相当する位置で発光部を前記検出領域の対角方向に向けて配置され、
前記補助光源として、前記２つの第１角部分のうちの一方の第１角部分に相当する位置に設けられた前記第２位置検出用光源と同時に駆動される第１補助光源と、他方の第１角部分に相当する位置に設けられた前記第２位置検出用光源と同時に駆動される第２補助光源と、が設けられていることを特徴とする請求項３または４に記載の光学式位置検出装置。
【請求項６】
前記位置検出用光源装置は、前記位置検出用光源から放出された前記位置検出光を内部に採り込んで光出射面から出射する導光板を備え、
当該導光板の前記光出射面に平面視で重なる位置に前記検出領域が設けられていることを特徴とする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】
検出領域内の対象物体の位置を光学的に検出するための光学式位置検出装置であって、
前記検出領域に位置検出光を出射して当該検出領域に前記位置検出光の強度分布を形成する位置検出用光源装置と、
前記検出領域に隣接する位置で当該検出領域に中心光軸を向ける第１光検出器と、
前記対象物体で反射した前記位置検出光の前記第１光検出器での受光結果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、
前記位置検出用光源装置は、前記位置検出光を放出する複数の位置検出用光源を備え、
前記検出領域に隣接する位置には、前記第１光検出器の中心光軸に直交する方向、あるいは前記第１方向に中心光軸を向けた第２光検出器を備えていることを特徴とする光学式位置検出装置。
【請求項８】
前記第１光検出器の中心光軸の延在方向および該中心光軸に平行な仮想線の延在方向において前記第１光検出器が位置する側を第１方向とし、前記第１光検出器が位置する側とは反対側を第２方向としたとき、
前記位置検出用光源装置は、前記位置検出用光源として、前記第１方向に発光部を向けて前記位置検出光を放出する第１位置検出用光源と、前記第２方向に発光部を向けて前記位置検出光を放出する第２位置検出用光源と、を備えていることを特徴とする請求項７に記載の光学式位置検出装置。
【請求項９】
前記検出領域は四角形の平面形状を備え、
前記第１光検出器は、前記検出領域の第１辺部分に隣接する位置において当該第１辺部分に対向する第２辺部分に中心光軸を向けて配置され、
前記第２位置検出用光源は、前記検出領域の前記第１辺部分の両側に位置する２つの第１角部分に相当する位置で発光部を前記検出領域の対角方向に向けて配置され、
前記第１位置検出用光源は、前記第２辺部分の両側に位置する２つの第２角部分に相当する位置で発光部を前記検出領域の対角方向に向けて配置され、
前記第２光検出器は、前記検出領域の４つの辺部分のうち、前記第１辺部を除く３つの辺部分のいずれかに隣接する位置に配置されていることを特徴とする請求項８に記載の光学式位置検出装置。
【請求項１０】
前記位置検出用光源装置は、前記位置検出用光源から放出された前記位置検出光を内部に採り込んで光出射面から出射する導光板を備え、
当該導光板の前記光出射面に平面視で重なる位置に前記検出領域が設けられていることを特徴とする請求項７乃至９の何れか一項に記載の光学式位置検出装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０の何れか一項に記載の光学式位置検出装置を備えた位置検出機能付き表示装置であって、
前記検出領域に対して平面的に重なる領域に画像を形成する画像生成装置を有していることを特徴とする位置検出機能付き表示装置。
【請求項１２】
検出領域に位置検出光を出射して当該検出領域に前記位置検出光の強度分布を形成する位置検出用光源装置と、前記検出領域に隣接する位置で当該検出領域に受光部を向ける光検出器と、前記対象物体で反射した前記位置検出光の前記光検出器での受光結果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、を有する光学式位置検出装置の校正方法であって、
前記位置検出用光源装置には、前記位置検出光を出射する複数の位置検出用光源と、前記光検出器の受光部に発光部を向けた補助光源と、該補助光源から出射された光の前記検出領域内への進入を阻止する遮光部と、を設けておき、
前記複数の位置検出用光源のうちの少なくとも一部の位置検出用光源の出射光量の校正については、前記補助光源から出射された光の前記受光素子での検出結果に基づいて行なうことを特徴とする光学式位置検出装置における校正方法。
【請求項１３】
検出領域に位置検出光を出射して当該検出領域に前記位置検出光の強度分布を形成する位置検出用光源装置と、前記検出領域に隣接する位置で当該検出領域に受光部を向ける第１光検出器と、前記対象物体で反射した前記位置検出光の前記第１光検出器での受光結果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、を有する光学式位置検出装置の校正方法であって、
前記検出領域に隣接する位置に、前記第１光検出器の中心光軸に直交する方向あるいは前記第１方向に中心光軸を向けた第２光検出器を設けておき、
前記位置検出用光源装置に設けられた複数の位置検出用光源のうちの少なくとも一部の位置検出用光源の出射光量の校正については、前記第２光検出器での受光結果に基づいて行なうことを特徴とする光学式位置検出装置における校正方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−６５４０８（Ｐ２０１１−６５４０８Ａ）
【公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２１５３７９（Ｐ２００９−２１５３７９）
【出願日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]