光学式位置検出装置、電子機器及び表示装置
【課題】対象物の位置に応じて効率良く位置検出ができる光学式位置検出装置、電子機器及び表示装置等を提供する。
【解決手段】光学式位置検出装置は、Ｘ−Ｙ平面に沿って設定される検出エリアＲＤＥＴに照射光ＬＴを射出する光射出部３と、検出エリアＲＤＥＴにおいて照射光ＬＴが対象物ＯＢに反射したことによる反射光ＬＲを受光する受光部４と、受光部４の受光結果に基づいて、対象物ＯＢの位置情報を検出する検出部５０とを含む。光射出部３は、Ｘ−Ｙ平面に直交するＺ軸での対象物ＯＢのＺ座標位置に応じて、受光部４が検出する位置情報の検出精度を異ならせるように照射光ＬＴを射出する。
【解決手段】光学式位置検出装置は、Ｘ−Ｙ平面に沿って設定される検出エリアＲＤＥＴに照射光ＬＴを射出する光射出部３と、検出エリアＲＤＥＴにおいて照射光ＬＴが対象物ＯＢに反射したことによる反射光ＬＲを受光する受光部４と、受光部４の受光結果に基づいて、対象物ＯＢの位置情報を検出する検出部５０とを含む。光射出部３は、Ｘ−Ｙ平面に直交するＺ軸での対象物ＯＢのＺ座標位置に応じて、受光部４が検出する位置情報の検出精度を異ならせるように照射光ＬＴを射出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学式位置検出装置、電子機器及び表示装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話、パーソナルコンピューター、カーナビゲーション装置、券売機、銀行の端末等の電子機器では、近年、表示部の前面にタッチパネルが配置された位置検出機能付きの表示装置が用いられる。この表示装置によれば、操作者は、表示部に表示された画像を参照しながら、表示画像のアイコン等をポインティングしたり、情報を入力したりすることが可能になる。このようなタッチパネルによる位置検出方式としては、例えば抵抗膜方式や静電容量方式等が知られている。
【０００３】
一方、投写型表示装置（プロジェクター）やデジタルサイネージ用の表示装置では、携帯電話やパーソナルコンピューターの表示装置に比べて、その表示エリアが広い。従って、これらの表示装置において、上述の抵抗膜方式や静電容量方式のタッチパネルを用いて位置検出を実現することは難しい。
【０００４】
投写型表示装置用の位置検出装置の従来技術としては、例えば特許文献１に開示される技術が知られている。しかしながら、この位置検出装置では、検出エリアが広範囲になると消費電力が大きくなる等の問題がある。また位置検出装置の消費電力を低減する手法としては、例えば、特許文献２に開示される手法が知られている。しかしながら、この手法は、対象物が検出されない場合に検出休止時間を増加させて低消費電力化を図るものであって、対象物の位置に応じた効率的な位置検出を行うことは難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１４２６４３号公報
【特許文献２】特開２００１−８２９２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
検出範囲が広いとき、総ての場所において精度良く位置検出を行う場合には検出にかかる時間が長くなる。そこで、検出する対象物の位置に要求される位置精度に応じて効率良く位置検出ができる光学式位置検出装置が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］本適用例にかかる光学式位置検出装置は、Ｘ−Ｙ平面に沿って設定される検出エリアに照射光を射出する光射出部と、前記検出エリアにおいて前記照射光が対象物に反射したことによる反射光を受光する受光部と、前記受光部の受光結果に基づいて、前記対象物の位置情報を検出する検出部と、を含み、前記光射出部は、前記Ｘ−Ｙ平面に直交するＺ軸での前記対象物のＺ座標位置に応じて、前記検出部が検出する前記位置情報の検出精度を異ならせるように前記照射光を射出することを特徴とする。
【０００９】
本適用例によれば、光学式位置検出装置は光射出部と受光部と検出部とを含んでいる。そして、光射出部はＸ−Ｙ平面に沿って設定される検出エリアに照射光を射出する。そして、光射出部は、Ｘ−Ｙ平面に直交するＺ軸での対象物のＺ座標位置に応じて、検出部が検出する位置情報の検出精度を異ならせるように照射光を射出する。そして、受光部は、検出エリアにおいて照射光が対象物に反射したことによる反射光を受光する。次に、検出部は、受光部の受光結果に基づいて、対象物の位置情報を検出する。
【００１０】
これにより、対象物のＺ座標位置に応じて位置情報の検出精度を異ならせることができる。従って、高い検出精度が要求されない検出エリアには検出精度を低くする照射光が射出される。そして、高い検出精度が要求されない検出エリアの対象物の検出精度を低くすること等ができる。また、高い検出精度が要求される検出エリアには検出精度を高くする照射光が射出される。そして、高い検出精度が要求される検出エリアの対象物の検出精度を高くすること等ができる。その結果、対象物のＺ座標位置に応じて効率の良い光学式位置検出装置を実現することが可能になる。
【００１１】
［適用例２］上記適用例に記載の光学式位置検出装置では、前記光射出部は、前記対象物の前記Ｚ座標位置に応じて、光射出周期を変化させることが好ましい。
【００１２】
本適用例によれば、対象物のＺ座標位置に応じて光射出周期を短く設定している。これにより、位置情報の検出精度を高めたり、応答速度を速くしたりすることができる。また対象物のＺ座標位置に応じて光射出周期を長く設定することで、位置情報の検出精度を低めたり、応答速度を遅くしたりすることができる。その結果、対象物のＺ座標位置に応じて検出精度や応答速度を設定すること等が可能になるため、検出効率の良い位置検出等が可能になる。また光射出周期を長く設定することで、消費電力を低減することができるため、電力効率の良い位置検出等が可能になる。
【００１３】
［適用例３］上記適用例に記載の光学式位置検出装置では、前記光射出部は、前記対象物の前記Ｚ座標位置に応じて、前記照射光の強度を変化させることが好ましい。
【００１４】
本適用例によれば、対象物のＺ座標位置に応じて、照射光の強度を変化させている。これにより、位置情報の検出精度を異ならせたり、消費電力を異ならせたりすることができる。その結果、対象物のＺ座標位置に応じて、検出効率や電力効率の良い位置検出等が可能になる。
【００１５】
［適用例４］上記適用例に記載の光学式位置検出装置では、前記光射出部は、第１の光射出ユニット〜第ｎ（ｎは２以上の整数）の光射出ユニットを有し、前記Ｘ−Ｙ平面と同じ向きを向く面を対象面とするとき、前記第１の光射出ユニット〜前記第ｎの光射出ユニットは、前記対象面からの距離が異なるように配置されることが好ましい。
【００１６】
本適用例によれば、光射出部は、第１の光射出ユニット〜第ｎ（ｎは２以上の整数）の光射出ユニットを有している。そして、第１の光射出ユニット〜第ｎの光射出ユニットは、対象面からの距離が異なるように配置されている。このようにすれば、第１〜第ｎの光射出ユニットのそれぞれに対応する検出エリアをＸ−Ｙ平面と交差する方向に沿って設定することができる。その結果、検出エリアのＺ座標位置毎に容易に検出精度を設定することが可能になる。
【００１７】
［適用例５］上記適用例に記載の光学式位置検出装置では、前記第１の光射出ユニット〜前記第ｎの光射出ユニットによって照射される第１の検出エリア〜第ｎの検出エリアは、前記対象面からの距離が長いほど、広く設定されることが好ましい。
【００１８】
本適用例によれば、第１の光射出ユニット〜第ｎの光射出ユニットによって照射される第１の検出エリア〜第ｎの検出エリアは、検出エリアを設定する対象面からの距離が長いほど、広く設定されている。そして、検出エリアの広さと検出精度とは関係がある。このようにすれば、検出エリアを設定する対象面からの距離に応じて、位置情報の検出精度を異ならせることができるため、検出効率の良い位置検出が可能になる。
【００１９】
［適用例６］上記適用例に記載の光学式位置検出装置では、前記第１の光射出ユニット〜前記第ｎの光射出ユニットは、前記Ｘ−Ｙ平面に交差する方向への前記照射光を制限する照射光制限部を有し、前記対象面からの距離が短いほど、前記照射光の制限の度合いが強く設定されることが好ましい。
【００２０】
本適用例によれば、第１の光射出ユニット〜第ｎの光射出ユニットは、Ｘ−Ｙ平面に交差する方向への照射光を制限する照射光制限部を有している。そして、対象面からの距離が短いほど、照射光の射出を制限する度合いが強くなるように設定されている。このようにすれば、検出エリアを設定する対象面からの距離が短いほど、検出エリアを狭く設定することができる。
【００２１】
［適用例７］上記適用例に記載の光学式位置検出装置では、前記光射出部は、前記検出エリアにおける前記対象物の位置に応じて強度分布が異なる前記照射光を射出することが好ましい。
【００２２】
本適用例によれば、光射出部は、検出エリアにおける対象物の位置に応じて強度分布が異なる照射光を射出している。このようにすれば、対象物の位置に応じて反射光の強度が異なるため、受光部の受光結果に基づいて、対象物の位置情報を検出することができる。
【００２３】
［適用例８］本適用例にかかる電子機器は、対象物の位置を検出する位置検出部を備えた電子機器であって、前記位置検出部が上記に記載の光学式位置検出装置であることを特徴とする。
【００２４】
本適用例によれば、電子機器は対象物の位置を検出する位置検出部を備えている。そして、位置検出部が上記に記載の光学式位置検出装置である。当該光学式位置検出装置は対象物のＺ座標位置に応じて効率良く位置を検出できる。従って、電子機器はＺ座標位置に応じて効率良く位置を検出できる光学式位置検出装置を備えた電子機器とすることができる。
【００２５】
［適用例９］本適用例にかかる表示装置は、対象物の位置を検出する位置検出部を備えた表示装置であって、前記位置検出部が上記に記載の光学式位置検出装置を含むことを特徴とする。
【００２６】
本適用例によれば、表示装置は対象物の位置を検出する位置検出部を備えている。そして、位置検出部が上記に記載の光学式位置検出装置である。当該光学式位置検出装置は対象物のＺ座標位置に応じて効率良く位置を検出できる。従って、表示装置はＺ座標位置に応じて効率良く位置を検出できる光学式位置検出装置を備えた表示装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】（ａ）は、表示システムの構成を示す概略斜視図。（ｂ）は、表示システムを示す模式側面図。
【図２】光射出部の構成及び検出エリアを説明するための模式図。
【図３】（ａ）は、光射出ユニットの構成を示す模式平断面図。（ｂ）は照射光制限部を示す模式側断面図。
【図４】（ａ）は、受光部を示す概略斜視図、（ｂ）は、受光部を示す模式上面図。
【図５】位置検出動作のタイミングチャート。
【図６】位置検出制御のフローチャート。
【図７】位置検出動作のタイミングチャート。
【図８】位置検出制御のフローチャート。
【図９】検出部及び制御部の回路図。
【図１０】（ａ）及び（ｂ）は、位置検出の手法を説明するための模式図。
【図１１】変形例にかかり光射出部の構造を示す模式平断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。尚、以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の総てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００２９】
（実施形態）
１．光学式位置検出装置等の基本的な構成
図１（ａ）は、表示システムの構成を示す概略斜視図であり、図１（ｂ）は、表示システムを示す模式側面図である。図１に示すように、表示装置１は光学式位置検出装置２を、液晶プロジェクター或いはデジタル・マイクロミラー・デバイスと呼ばれる投射型表示装置（プロジェクター）に適用した場合の例である。図中互いに交差する軸をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸（広義には第１、第２、第３の座標軸）としている。具体的には、Ｘ軸方向を横方向とし、Ｙ軸方向を縦方向とし、Ｚ軸方向を奥行き方向としている。
【００３０】
本実施形態の光学式位置検出装置２は、光射出部３、受光部４、検出部５０を含む。また、さらに制御部６０を含んでもよい。また本実施形態の表示装置（電子機器）は、光学式位置検出装置２と対象面（スクリーン）２０（広義には検出エリアＲＤＥＴを設定する対象面）を含む。さらに表示装置（電子機器）は、画像投射装置１０（広義には画像生成装置）を含むことができる。尚、本実施形態の光学式位置検出装置２、電子機器及び表示装置は図１の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素に置き換えたり、他の構成要素を追加する等の種々の変形実施が可能である。
【００３１】
画像投射装置１０は、筐体の前面側に設けられた投射レンズから対象面（スクリーン）２０に向けて画像表示光を拡大投射する。具体的には画像投射装置１０は、カラー画像の表示光を生成して、投射レンズを介して対象面（スクリーン）２０に向けて射出する。これにより対象面（スクリーン）２０の表示エリアＡＲＤにカラー画像が表示されるようになる。
【００３２】
光学式位置検出装置２は、図１（ｂ）に示すように対象面（スクリーン）２０の前方側（Ｚ軸方向側）に設定された検出エリアＲＤＥＴにおいて、操作者の指やタッチペン等の対象物ＯＢを光学的に検出する。このために光学式位置検出装置２の光射出部３は、検出エリアＲＤＥＴに対象物ＯＢを検出するための照射光ＬＴを射出する。具体的には、光射出部３は、検出エリアＲＤＥＴにおける対象物ＯＢの位置に応じて強度分布が異なる照射光ＬＴを射出する。尚、対象面（スクリーン）２０はＸ−Ｙ平面と平行に設置され、検出エリアＲＤＥＴは、対象面（スクリーン）２０（検出エリアを設定する対象面）のＺ方向側（操作者側）において、Ｘ−Ｙ平面に沿って設定される領域である。
【００３３】
光射出部３は、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光素子により構成される２つの光源部（図示せず）を含む。この光源部は例えば赤外光（可視光領域に近い近赤外線）の光源光を放出する。即ち、光源部ＬＳ１が発光する光源光は、操作者の指やタッチペン等の対象物ＯＢにより効率的に反射される波長帯域の光や、外乱光となる環境光にあまり含まれない波長帯域の光であることが望ましい。具体的には、人体の表面での反射率が高い波長帯域の光である８５０ｎｍ付近の波長の赤外光や、環境光にあまり含まれない波長帯域の光である９５０ｎｍ付近の赤外光等である。尚、光射出部３の具体的な構成については、後述する。
【００３４】
受光部４は、検出エリアＲＤＥＴにおいて照射光ＬＴが対象物ＯＢにより反射した反射光ＬＲを受光する。具体的には、受光部４は、光射出部３からの照射光ＬＴが対象物ＯＢに反射されることによる反射光ＬＲを受光する。この受光部４は、例えば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により実現できる。この受光部４には検出部５０が例えば電気的に接続されている。
【００３５】
検出部５０は、受光部４での受光結果に基づいて、対象物ＯＢの位置情報を検出する。この検出部５０の機能は、アナログ回路等を有する集積回路装置や、マイクロコンピューター上で動作するソフトウェア（プログラム）等により実現できる。例えば検出部５０は、受光部４の受光素子が対象物ＯＢからの反射光ＬＲを受光することで発生した検出電流を、検出電圧に変換し、受光結果である検出電圧に基づいて、対象物ＯＢが位置する方向等を検出する。具体的には検出部５０は、受光部４での受光結果（受光信号）に基づいて、対象物ＯＢまでの距離（光射出部３の配置位置からの距離）を検出する。そして検出された距離と、検出された対象物ＯＢの方向（存在方向）とに基づいて、対象物の位置を検出する。より具体的には、検出エリアＲＤＥＴのＸ−Ｙ平面でのＸ、Ｙ座標を検出する。
【００３６】
尚、Ｘ軸方向に沿って所与の距離だけ離れた第１、第２の光射出部３を設けるようにしてもよい。この場合には、第１の光射出部３からの第１の照射光が対象物ＯＢに反射されることによる第１の反射光ＬＲの受光結果に基づいて、第１の光射出部に対する対象物の方向を第１の方向として検出する。また第２の光射出部３からの第２の照射光が対象物ＯＢに反射されることによる第２の反射光ＬＲの受光結果に基づいて、第２の光射出部に対する対象物の方向を第２の方向として検出する。そして検出された第１、第２の方向と、第１、第２の光射出部３間の距離とに基づいて、対象物ＯＢの位置を検出すればよい。
【００３７】
本実施形態の光学式位置検出装置２では、Ｘ−Ｙ平面に直交するＺ軸での対象物ＯＢのＺ座標位置に応じて、対象物ＯＢの位置情報の検出精度を異ならせる。具体的には、光射出部３は、対象物ＯＢのＺ座標位置に応じて、光射出周期を変化させることで、位置情報の検出精度を異ならせる。より具体的には、検出エリアＲＤＥＴを設定する対象面（例えばスクリーン）２０からの対象物ＯＢの距離が短いほど、光射出周期を短くする。こうすることで、対象面（スクリーン）２０からの対象物ＯＢの距離が短いほど、すなわち対象物ＯＢが対象面（スクリーン）２０に近いほど対象物ＯＢの位置検出精度を高くすることができる。逆に、対象物ＯＢが対象面（スクリーン）２０から遠いほど対象物ＯＢの位置検出精度を低くすることができる。
【００３８】
例えばスクリーン（対象面）２０に近い検出エリアＲＤＥＴでは、スクリーンに表示された画像等のある箇所を指し示したり、或いは手書き文字等により表示装置（電子機器）に情報を入力したりする等の操作が行われる。このような素早い手または指の動きを正確に検出するために、スクリーンに近い検出エリアＲＤＥＴでは、高い位置検出精度と速い応答速度が要求される。一方、スクリーンから離れた検出エリアＲＤＥＴでは、対象物ＯＢ（例えば人体）の位置の概略等が検出されればよいため、位置検出精度を低くし、また応答速度を遅くしてもよい。
【００３９】
また本実施形態の光学式位置検出装置２では、光射出部３が、対象物ＯＢのＺ座標位置に応じて照射光ＬＴの強度を変化させることで、対象物ＯＢの位置検出精度を異ならせることができる。具体的には、対象物ＯＢが対象面（スクリーン）２０からの対象物ＯＢの距離が短いほど、照射光ＬＴの強度を強くすることができる。こうすることで、対象面（スクリーン）２０から近くにある対象物ＯＢに対しては、照射光の強度を強くすることができるから、位置検出精度を高くすることが可能になる。
【００４０】
制御部６０は、光学式位置検出装置２の各種の制御処理を行う。具体的には光射出部３が有する光源部の発光制御等を行う。この制御部６０は、光射出部３、検出部５０に電気的に接続されている。制御部６０の機能は、集積回路装置やマイクロコンピューター上で動作するソフトウェア等により実現できる。例えば制御部６０は、対象物ＯＢのＺ座標位置に応じて、光射出部３からの光射出周期を変化させる制御や照射光の強度を変化させる制御を行う。
【００４１】
また、例えば制御部６０は、光射出部３が第１、第２の光源部を含む場合に、これらの第１、第２の光源部を交互に発光させる制御を行う。また、前述のようにＸ軸方向に沿って所与の距離だけ離れた第１、第２の光射出部３が設けられる場合には、第１の光射出部に対する対象物ＯＢの方向を求める第１の期間において、第１の光射出部に設けられる第１、第２の光源部を交互に発光させる制御を行う。また第２の光射出部３に対する対象物ＯＢの方向を求める第２の期間において、第２の光射出部に設けられる第３、第４の光源部を交互に発光させる制御を行う。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態の光学式位置検出装置２によれば、スクリーン等からの距離に応じて位置検出精度を異ならせることができる。またスクリーン等からの距離に応じて、光射出部３からの光射出周期を変化させたり、照射光の強度を変化させたりすることができるため、高い位置検出精度が要求されない場合には、検出精度を落として消費電力を低減することができる。その結果、必要とされる位置検出精度を維持しながら、低消費電力の光学式位置検出装置２を実現することが可能になる。
【００４３】
尚、本実施形態の光学式位置検出装置２は、図１（ａ）に示す投射型表示装置には限定されず、各種の電子機器に搭載される様々な表示装置に適用できる。また本実施形態の光学式位置検出装置２を適用できる電子機器としては、携帯電話、パーソナルコンピューター、カーナビゲーション装置、券売機、或いは銀行の端末等の様々な機器を想定できる。この電子機器は、例えば画像を表示する表示部（表示装置）や、情報を入力するための入力部や、入力された情報等に基づいて各種の処理を行う処理部等を含むことができる。そして、入力部に光学式位置検出装置２を備えることができる。
【００４４】
２．光射出部及び検出エリア
次に、光学式位置検出装置２の光射出部３の構成例及び検出エリアＲＤＥＴの設定例を示す。図２は、光射出部の構成及び検出エリアを説明するための模式図である。図２に示すように、光学式位置検出装置２の光射出部３は、第１〜第ｎ（ｎは２以上の整数）の光射出ユニットＬＳＵ１〜ＬＳＵｎを含む。尚、光照射部３は、図２の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素に置き換えたり、他の構成要素を追加する等の種々の変形実施が可能である。例えば、図２の構成では第１〜第３の光射出ユニットＬＳＵ１〜ＬＳＵ３を示してあるが、４つ以上の光射出ユニットを含む構成としてもよい。
【００４５】
第１〜第ｎの光射出ユニットＬＳＵ１〜ＬＳＵｎは、対象面（スクリーン）２０からの距離が異なるように配置され、第１〜第ｎの光射出ユニットＬＳＵ１〜ＬＳＵｎに対応して、第１〜第ｎの検出エリアＲＤＥＴ１〜ＲＤＥＴｎが設定される。
【００４６】
具体的には、例えば図２のＡ１に示すように、対象物ＯＢが第１の検出エリアＲＤＥＴ１に存在する場合には、第１の光射出ユニットＬＳＵ１からの照射光ＬＴＵ１が対象物ＯＢにより反射され、その反射光ＬＲＵ１を受光部４が受光する。また図２のＡ２に示すように、対象物ＯＢが第２の検出エリアＲＤＥＴ２に存在する場合には、第２の光射出ユニットＬＳＵ２からの照射光ＬＴＵ２が対象物ＯＢにより反射され、その反射光ＬＲＵ２を受光部４が受光する。また図２のＡ３に示すように、対象物ＯＢが第３の検出エリアＲＤＥＴ３に存在する場合には、第３の光射出ユニットＬＳＵ３からの照射光ＬＴＵ３が対象物ＯＢにより反射され、その反射光ＬＲＵ３を受光部４が受光する。
【００４７】
尚、４つ以上の光射出ユニットが設けられる構成であっても、上記と同様である。すなわち対象物ＯＢが第ｉ（ｉは１≦ｉ≦ｎである整数）の検出エリアＲＤＥＴｉに存在する場合には、第ｉの光射出ユニットＬＳＵｉからの照射光ＬＴＵｉが対象物ＯＢにより反射され、その反射光ＬＲＵｉを受光部４が受光する。
【００４８】
第１〜第ｎの光射出ユニットＬＳＵ１〜ＬＳＵｎによる第１〜第ｎの検出エリアＲＤＥＴ１〜ＲＤＥＴｎは、対象面（例えばスクリーン）２０からの距離が長いほど、広く設定される。具体的には、例えば図２に示すように、対象面（スクリーン）２０上のある点ＰＡからＺ方向に沿って、各検出エリアＲＤＥＴの広がり（Ｚ方向の広がり）を定義することができる。すなわち、第１の検出エリアＲＤＥＴ１はＺ方向に長さＺ１の奥行き（広がり）を有する領域であり、第２の検出エリアＲＤＥＴ２はＺ方向に長さＺ２の奥行き（広がり）を有する領域であり、第３の検出エリアＲＤＥＴ３はＺ方向に長さＺ３の奥行き（広がり）を有する領域である。このように定義した場合に、Ｚ１＜Ｚ２＜Ｚ３であるように検出エリアＲＤＥＴ１〜ＲＤＥＴ３が設定される。
【００４９】
第１〜第ｎの光射出ユニットＬＳＵ１〜ＬＳＵｎは、Ｘ−Ｙ平面に交差する方向への射出光を制限する照射光制限部ＬＭＴを有し（図２では図示しない）、対象面（スクリーン）２０からの距離が短いほど、射出光の制限の度合いが強く設定される。具体的には、第１〜第３の光射出ユニットＬＳＵ１〜ＬＳＵ３は照射光制限部ＬＭＴ１〜ＬＭＴ３を有し、ＲＤＥＴ１に照射される照射光ＬＴＵ１はＬＭＴ１により最も強く制限され、ＲＤＥＴ３に照射される照射光ＬＴＵ３はＬＭＴ３により最も弱く制限される。その結果、上述したように、対象面（例えばスクリーン）２０からの距離が長いほど、検出エリアＲＤＥＴは広く設定される。
【００５０】
次に、光学式位置検出装置２に含まれる光射出部３を構成する第１の光射出ユニットＬＳＵ１の詳細な説明を行う。図３（ａ）は、光射出ユニットの構成を示す模式平断面図である。図３（ａ）に示すように、第１の光射出ユニットＬＳＵ１は、光源部ＬＳ１、ＬＳ２と、ライトガイドＬＧと、照射方向設定部ＬＥとを含む。また反射シートＲＳを含む。そして照射方向設定部ＬＥは、光学シートＰＳ及びルーバーフィルムＬＦを含む。尚、本実施形態の第１の光射出ユニットＬＳＵ１は、図３の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素に置き換えたり、他の構成要素を追加する等の種々の変形実施が可能である。また、第ｎ（ｎは２以上の整数）の光射出ユニットＬＳＵｎについても、光源部と、ライトガイドと、光学シート及びルーバーフィルムを含む照射方向設定部と、反射シートを含む。
【００５１】
光源部ＬＳ１、ＬＳ２は、光源光を射出するものであり、ＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光素子を有する。この光源部ＬＳ１、ＬＳ２は例えば赤外光（可視光領域に近い近赤外線）の光源光を放出する。即ち、光源部ＬＳ１、ＬＳ２が発光する光源光は、操作者の指やタッチペン等の対象物ＯＢにより効率的に反射される波長帯域の光や、外乱光となる環境光にあまり含まれない波長帯域の光であることが望ましい。具体的には、人体の表面での反射率が高い波長帯域の光である８５０ｎｍ付近の波長の赤外光や、環境光にあまり含まれない波長帯域の光である９５０ｎｍ付近の赤外光等である。
【００５２】
光源部ＬＳ１は、一端側Ｆ１に示すようライトガイドＬＧの一端側に設けられる。また第２の光源部ＬＳ２は、Ｆ２に示すようにライトガイドＬＧの他端側に設けられる。そして光源部ＬＳ１が、ライトガイドＬＧの一端側Ｆ１の光入射面に対して光源光を射出することで、照射光ＬＴ１を射出し、第１の照射光強度分布ＬＩＤ１を対象物ＯＢの検出エリアＲＤＥＴに形成（設定）する。一方、光源部ＬＳ２が、ライトガイドＬＧの他端側Ｆ２の光入射面に対して第２の光源光を射出することで、第２の照射光ＬＴ２を射出し、第１の照射光強度分布ＬＩＤ１とは強度分布が異なる第２の照射光強度分布ＬＩＤ２を検出エリアＲＤＥＴに形成する。このように第１の光射出ユニットＬＳＵ１は、検出エリアＲＤＥＴ１での位置に応じて強度分布が異なる照射光を射出することができる。
【００５３】
ライトガイドＬＧ（導光部材）は、光源部ＬＳ１、ＬＳ２が発光した光源光を導光するものである。例えばライトガイドＬＧは、光源部ＬＳ１、ＬＳ２からの光源光を曲線状の導光経路に沿って導光し、その形状は曲線形状になっている。具体的にはライトガイドＬＧは円弧形状になっている。尚、ライトガイドＬＧはその中心角が１８０度の円弧形状になっているが、中心角が１８０度よりも小さい円弧形状であってもよい。ライトガイドＬＧは、例えばアクリル樹脂やポリカーボネート等の透明な樹脂部材等により形成される。
【００５４】
ライトガイドＬＧの外周側及び内周側の少なくとも一方には、ライトガイドＬＧからの光源光の出光効率を調整するための加工が施されている。加工手法としては、例えば反射ドットを印刷するシルク印刷方式や、スタンパーやインジェクションで凹凸を付ける成型方式や、溝加工方式等の種々の手法を採用できる。
【００５５】
光学シートＰＳとルーバーフィルムＬＦにより実現される照射方向設定部ＬＥ（照射光射出部）は、ライトガイドＬＧの外周側に設けられ、ライトガイドＬＧの外周側（外周面）から射出される光源光を受ける。そして曲線形状（円弧形状）のライトガイドＬＧの内周側から外周側へと向かう方向に照射方向が設定された照射光ＬＴ１、ＬＴ２を射出する。即ち、ライトガイドＬＧの外周側から射出される光源光の方向を、ライトガイドＬＧの例えば法線方向（半径方向）に沿った照射方向に設定（規制）する。これにより、ライトガイドＬＧの内周側から外周側に向かう方向に、照射光ＬＴ１、ＬＴ２が放射状に射出されるようになる。
【００５６】
このような照射光ＬＴ１、ＬＴ２の照射方向の設定は、照射方向設定部ＬＥの光学シートＰＳやルーバーフィルムＬＦ等により実現される。例えば光学シートＰＳは、ライトガイドＬＧの外周側から低視角で射出される光源光の方向を、法線方向側に立ち上げて、出光特性のピークが法線方向になるように設定する。またルーバーフィルムＬＦは、法線方向以外の方向の光（低視角光）を遮光（カット）する。
【００５７】
このように本実施形態の第１の光射出ユニットＬＳＵ１によれば、ライトガイドＬＧの両端に光源部ＬＳ１、ＬＳ２を設け、これらの光源部ＬＳ１、ＬＳ２を交互に点灯させることで、２つの照射光強度分布を形成することができる。すなわちライトガイドＬＧの一端側の強度が高くなる照射光強度分布ＬＩＤ１と、ライトガイドＬＧの他端側の強度が高くなる照射光強度分布ＬＩＤ２を交互に形成することができる。これら２つの強度分布の照射光をＬＴＵ１と総称する。
【００５８】
このような照射光強度分布ＬＩＤ１、ＬＩＤ２を形成し、これらの制御された強度分布の照射光による対象物ＯＢの反射光ＬＲを受光することで、精度良く対象物の位置を検出することができる。また、照射光の波長を限定することにより、環境光等の外乱光の影響を最小限に抑えた、より精度の高い対象物ＯＢの検出が可能になる。即ち、外乱光に含まれる赤外成分をフィルター等を用いて除去することが可能になり、この赤外成分が対象物ＯＢの検出に及ぼす悪影響を最小限に抑えることが可能になる。
【００５９】
図３（ｂ）は照射光制限部を示す模式側断面図である。図３（ｂ）に示すように、光射出ユニットＬＳＵ１はＸ−Ｙ平面に交差する方向への照射光を制限する照射光制限部ＬＭＴ１を有する。照射方向設定部ＬＥに対して照射光制限部ＬＭＴ１は照射光ＬＴ１の進行方向に突出した形状となっている。そして、この突出した長さを突出長７１とするとき、突出長７１を長くする程、照射光ＬＴ１の広がりを制限する度合いが強くなる。
【００６０】
第１〜第ｎの射出光ユニットＬＳＵ１〜ＬＳＵｎ（ｎは２以上の整数）における照射光制限部ＬＭＴ１〜ＬＭＴｎは、対象面（スクリーン）２０からの距離が短いほど、照射光ＬＴ１の広がりを制限する度合いが強く設定される。その結果、上述したように対象面（スクリーン）２０からの距離が長いほど、検出エリアＲＤＥＴは広く設定される。尚、照射光制限部ＬＭＴは図３（ｂ）に示すスリット状の間隙に限定されず、射出方向を制限（規制）するフィルム、射出角度が異なる発光素子等でもよい。
【００６１】
３．受光部
次に、受光部４の構成を説明する。図４（ａ）は、受光部を示す概略斜視図であり、図４（ｂ）は、受光部を示す模式上面図である。図４に示すように、受光部４は、例えば、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ＰＨＤにより実現できる。受光素子ＰＨＤは、配線基板ＰＷＢに接続され、例えばアルミニウム等の筐体（ケース）１００内に設置される。筐体（ケース）１００は、対象物ＯＢによる反射光ＬＲＵｎを受光するために、受光素子ＰＨＤの前面に入射光制限部ＳＬＴを有する。尚、受光部４は、図４の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素に置き換えたり、他の構成要素を追加する等の種々の変形実施が可能である。
【００６２】
４．位置検出動作
次に、光学式位置検出装置２における位置検出動作を説明する。図５は、位置検出動作のタイミングチャートである。図５に示すように、タイミングチャートでは第１の光射出ユニットＬＳＵ１の光源部ＬＳ１、ＬＳ２（例えばＬＥＤ等）を駆動する駆動信号ＳＤＥ１、ＳＤＥ２、第２の光射出ユニットＬＳＵ２の光源部ＬＳ３、ＬＳ４を駆動する駆動信号ＳＤＥ３、ＳＤＥ４、第３の光射出ユニットＬＳＵ３の光源部ＬＳ５、ＬＳ６を駆動する駆動信号ＳＤＥ５、ＳＤＥ６、及び受光部４からの受光検出信号の取り込みを制御する検出制御信号ＳＤＲを示す。駆動信号ＳＤＥ１〜ＳＤＥ６及び検出制御信号ＳＤＲは、制御部６０により生成される。
【００６３】
光学式位置検出装置２は、対象物ＯＢのＺ座標位置に応じて、対象物の位置情報の検出周期を変化させることができる。具体的には、対象面（例えばスクリーン等）２０からの対象物ＯＢの距離が短いほど、光射出ユニットからの光射出周期を短くすることができる。
【００６４】
例えば、第１の期間ＴＡ１では第３の検出エリアＲＤＥＴ３に存在する対象物ＯＢを検出する（図２のＡ３の場合）。この場合には、光源部ＬＳ５、ＬＳ６は共に光射出周期ＴＤ３で交互に駆動（点灯）され、対象物ＯＢからの反射光ＬＲを受光部４が受光し、その受光検出信号を光射出周期ＴＤ３の１／２の周期で検出部５０が取り込む。具体的には、例えば、Ｂ１に示す駆動信号により光源部ＬＳ５が駆動（点灯）され、光源部ＬＳ５からの照射光が対象物ＯＢにより反射される。その反射光ＬＲが受光部４により受光され、Ｂ２に示す検出制御信号により受光検出信号が取り込まれる。次にＢ３に示す駆動信号により光源部ＬＳ６が駆動（点灯）され、光源部ＬＳ６からの照射光が対象物ＯＢにより反射され、その反射光ＬＲが受光部４により受光され、図５のＢ４に示す検出制御信号により受光検出信号が取り込まれる。このようにして、光源部ＬＳ５、ＬＳ６が交互に点灯され、それに同期して受光検出信号が検出部５０に交互に取り込まれる。尚、このようにして得られた受光検出信号に基づいて対象物ＯＢの位置情報を取得する方法については、後述する。
【００６５】
第２の期間ＴＡ２では、第２の検出エリアＲＤＥＴ２に存在する対象物ＯＢを検出する（図２のＡ２の場合）。この場合には、光源部ＬＳ３、ＬＳ４は共に光射出周期ＴＤ２（ＴＤ２＜ＴＤ３）で交互に駆動（点灯）され、対象物ＯＢからの反射光ＬＲを受光部４が受光する。その受光検出信号を光射出周期ＴＤ２の１／２の周期で交互に取り込む。また、第３の期間ＴＡ３では、第１の検出エリアＲＤＥＴ１に存在する対象物ＯＢを検出する（図２のＡ１の場合）。この場合には、光源部ＬＳ１、ＬＳ２は共に光射出周期ＴＤ１（ＴＤ１＜ＴＤ２）で交互に駆動（点灯）され、対象物ＯＢからの反射光ＬＲを受光部４が受光し、その受光検出信号を検出部５０が光射出周期ＴＤ１の１／２の周期で交互に取り込む。
【００６６】
第１の期間ＴＡ１の後に、第２、第３の期間ＴＡ２、ＴＡ３が続いているが、これは各期間における位置検出動作を比較して示すために、便宜的に並べて示したものである。従って、ＴＡ１からＴＡ２、ＴＡ３へと順次実行されなくてもよい。後述するように、対象物ＯＢが第１〜第３の検出エリアＲＤＥＴ１〜ＲＤＥＴ３のうちのどの検出エリアに存在するか（検出されるか）によって、実行される検出処理が異なってくる。例えば第１の期間ＴＡ１において対象物ＯＢが検出されなければ、第２、第３の期間ＴＡ２、ＴＡ３に移行せずに、第１の期間ＴＡ１を繰り返してもよい。
【００６７】
次に、制御部６０による位置検出制御のフローの一例を示す。図６は、位置検出制御のフローチャートである。図６に示すように、フロー（ステップＳ１〜Ｓ６）は、上述した図５の位置検出動作に対応している。例えばステップＳ１は図５の第１の期間ＴＡ１における動作に対応し、ステップＳ３は第２の期間ＴＡ２における動作に対応し、ステップＳ５は第３の期間ＴＡ３の動作に対応する。
【００６８】
最初に光射出周期ＴＤ３で光源部ＬＳ５、ＬＳ６を駆動し、受光部４から受光検出信号を取得する（ステップＳ１）。そして検出結果に基づいて第３の検出エリアＲＤＥＴ３に対象物ＯＢが存在するか否かを判断する（ステップＳ２）。対象物ＯＢが存在する場合には、ステップＳ３に移行する。一方、対象物ＯＢが存在しない場合には、ステップＳ１の処理を繰り返す。
【００６９】
ステップＳ３では、光射出周期ＴＤ２で光源部ＬＳ３、ＬＳ４を駆動し、受光部４から受光検出信号を取得する。そして検出結果に基づいて第２の検出エリアＲＤＥＴ２に対象物ＯＢが存在するか否かを判断する（ステップＳ４）。対象物ＯＢが存在する場合には、ステップＳ５に移行する。一方、対象物ＯＢが存在しない場合には、ステップＳ１に戻る。
【００７０】
ステップＳ５では、光射出周期ＴＤ１で光源部ＬＳ１、ＬＳ２を駆動し、受光部４から受光検出信号を取得する。そして検出結果に基づいて第１の検出エリアＲＤＥＴ１に対象物ＯＢが存在するか否かを判断する（ステップＳ６）。対象物ＯＢが存在する場合には、ステップＳ５の処理を繰り返す。一方、対象物ＯＢが存在しない場合には、ステップＳ３に戻る。
【００７１】
このように、対象物ＯＢがスクリーン等から離れた検出エリアＲＤＥＴ３に存在する場合には、ステップＳ２からステップＳ３へ移行するので光射出ユニットからの光射出周期が長く設定される。これにより、位置検出精度を低くし、また応答速度を遅くすることができる。反対に対象物ＯＢがスクリーン等に近い検出エリアＲＤＥＴ１に存在する場合には、ステップＳ５とステップＳ６とを反復する為、光射出ユニットからの光射出周期が短く設定される。これにより、位置検出精度を高め、また応答速度を速くすることができる。さらに光射出周期を長くすることで、消費電力を低減させることができるため、対象物ＯＢの対象面（スクリーン）２０等からの距離に応じて、必要とされる位置検出精度を維持しつつ、電力効率の良い位置検出を行うこと等が可能になる。
【００７２】
次に、光学式位置検出装置２における位置検出動作の別の例を説明する。図７は、位置検出動作のタイミングチャートである。図７に示すように、タイミングチャートでは、図５と同様に、光源部ＬＳ１〜ＬＳ６を駆動する駆動信号ＳＤＥ１〜ＳＤＥ６、及び受光部４からの受光検出信号の取り込みを制御する検出制御信号ＳＤＲを示す。
【００７３】
図７に示す位置検出動作では、光射出周期ＴＤは変化させずに、光源部ＬＳ１〜ＬＳ６の点灯時間ＴＥ（ＴＥ１〜ＴＥ３）を変化させる。例えば図７の第１の期間ＴＢ１では点灯時間はＴＥ３であり、第２の期間ＴＢ２では点灯時間はＴＥ２であり、第３の期間ＴＢ３では点灯時間はＴＥ１である。
【００７４】
具体的には、第１の期間ＴＢ１では、光源部ＬＳ５，ＬＳ６は点灯時間ＴＥ３で交互に駆動（点灯）され、対象物ＯＢにより反射された反射光ＬＲが受光部４により受光され、検出制御信号ＳＤＲにより受光検出信号が取り込まれる。また第２の期間ＴＢ２では、光源部ＬＳ３、ＬＳ４は点灯時間ＴＥ２（ＴＥ２＞ＴＥ３）で交互に駆動（点灯）され、対象物ＯＢにより反射された反射光ＬＲが受光部４により受光され、検出制御信号ＳＤＲにより受光検出信号が取り込まれる。また第３の期間ＴＢ３では、光源部ＬＳ１、ＬＳ２は点灯時間ＴＥ１（ＴＥ１＞ＴＥ２）で交互に駆動（点灯）され、対象物ＯＢにより反射された反射光ＬＲが受光部４により受光され、検出制御信号ＳＤＲにより受光検出信号が取り込まれる。
【００７５】
図７に示す位置検出動作では、点灯時間ＴＥ１〜ＴＥ３の長さに応じて、１つの点灯期間における受光検出信号の取り込み回数を変化させることができる。例えば、第１の期間ＴＢ１では、図７のＣ１に示すように、１つの点灯期間における受光検出信号の取り込み回数は１である。第２の期間ＴＢ２では、図７のＣ２に示すように、受光検出信号の取り込み回数を２とすることができ、さらに第３の期間ＴＢ３では、図７のＣ３に示すように、受光検出信号の取り込み回数を３とすることができる。このように光源部の点灯時間を長くすることで、受光検出信号の取り込み回数を増加させることができるかため、位置情報の検出精度を高めることが可能になる。また反対に、光源部の点灯時間を短くすることで、位置情報の検出精度は低下するが消費電力を低減することが可能になる。
【００７６】
次に、制御部６０による位置検出制御のフローの別の例を説明する。図８は、位置検出制御のフローチャートである。図８に示すように、フロー（ステップＳ１１〜Ｓ１６）は、上述した図７の位置検出動作に対応するものである。例えば、ステップＳ１１は図７の第１の期間ＴＢ１における動作に対応し、ステップＳ１３は第２の期間ＴＢ２における動作に対応し、ステップＳ１５は第３の期間ＴＢ３の動作に対応する。
【００７７】
最初に点灯時間ＴＥ３で光源部ＬＳ５、ＬＳ６を駆動し、受光部４から受光検出信号を取得する（ステップＳ１１）。そして検出結果に基づいて第３の検出エリアＲＤＥＴ３に対象物ＯＢが存在するか否かを判断する（ステップＳ１２）。対象物ＯＢが存在する場合には、ステップＳ１３に移行する。一方、対象物ＯＢが存在しない場合には、ステップＳ１１の処理を繰り返す。
【００７８】
ステップＳ１３では、点灯時間ＴＥ２で光源部ＬＳ３、ＬＳ４を駆動し、受光部４から受光検出信号を取得する。そして検出結果に基づいて第２の検出エリアＲＤＥＴ２に対象物ＯＢが存在するか否かを判断する（ステップＳ１４）。対象物ＯＢが存在する場合には、ステップＳ１５に移行する。一方、対象物ＯＢが存在しない場合には、ステップＳ１１に戻る。
【００７９】
ステップＳ１５では、点灯時間ＴＥ１で光源部ＬＳ１、ＬＳ２を駆動し、受光部４から受光検出信号を取得する。そして検出結果に基づいて第１の検出エリアＲＤＥＴ１に対象物ＯＢが存在するか否かを判断する（ステップＳ１６）。対象物ＯＢが存在する場合には、ステップＳ１５の処理を繰り返す。一方、対象物ＯＢが存在しない場合には、ステップＳ１３に戻る。
【００８０】
このように対象物ＯＢがスクリーン等に近い検出エリアＲＤＥＴ１に存在する場合には、光源部ＬＳ１、ＬＳ２の点灯時間を長くすることで、受光検出信号の取り込み回数を増加させることができるため、位置検出精度を高めることが可能になる。また反対に、対象物ＯＢが対象面（スクリーン）２０等から離れた検出エリアＲＤＥＴ３に存在する場合には、光源部ＬＳ５、ＬＳ６の点灯時間を短くすることで、位置検出精度は低下するが消費電力を低減することが可能になる。その結果、対象物ＯＢの対象面（スクリーン）２０等からの距離に応じて、効率良く位置検出を行うこと等が可能になる。
【００８１】
５．検出部
次に、本実施形態の検出部５０、駆動回路７０等の具体的な構成例を示す。図９は、検出部及び制御部の回路図である。図９に示すように、検出部５０は、信号検出回路（増幅部）５２、信号分離回路５４、判定部５６を含み、受光部４と接続される。尚、本実施形態の検出部５０、駆動回路７０等は、図９の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素に置き換えたり、他の構成要素を追加する等の種々の変形実施が可能である。
【００８２】
駆動回路７０は、光射出ユニットＬＳＵ１〜ＬＳＵ３を構成する光源部ＬＳ１〜ＬＳ６を駆動する。この駆動回路７０は、電流調整手段の一例として可変抵抗Ｒ１〜Ｒ６を含む。可変抵抗Ｒ１の一端である入力ノードＮ１１には、制御部６０から矩形波形の駆動信号ＳＤＥ１が入力され、他端であるノードＮ１２には、光源部ＬＳ１の一端が接続される。光源部ＬＳ１はノードＮ１２と基準電位（ＶＳ）との間に設けられる。可変抵抗Ｒｎ（ｎは２以上の整数）は、駆動信号ＳＤＥｎの入力ノードＮｎ１と、光源部ＬＳｎの一端であるノードＮｎ２との間に設けられる。光源部ＬＳｎは、ノードＮｎ２とＶＳとの間に設けられる。
【００８３】
そして駆動信号ＳＤＥ１がＨレベルである期間では、可変抵抗Ｒ１を介して光源部ＬＳ１が発光する。また駆動信号ＳＤＥｎ（ｎは２以上の整数）がＨレベルである期間では、可変抵抗Ｒｎを介して光源部ＬＳｎが発光する。このように図５、図７に示した駆動信号ＳＤＥ１〜ＳＤＥ６に従って、光源部ＬＳ１〜ＬＳ６をそれぞれ発光させることができる。
【００８４】
上述したように、本実施形態の光学式位置検出装置２では、対象物ＯＢが検出エリアＲＤＥＴ１〜ＲＤＥＴ３のうちのどの検出エリアに存在するかによって、駆動される光射出ユニットが異なる。例えば、図２で説明したように、対象物ＯＢが検出エリアＲＤＥＴ１に存在する場合には第１の光射出ユニットＬＳＵ１から光が照射される。そして、対象物ＯＢが検出エリアＲＤＥＴ２に存在する場合には第２の光射出ユニットＬＳＵ２から光が照射される。さらに、対象物ＯＢが検出エリアＲＤＥＴ３に存在する場合には第３の光射出ユニットＬＳＵ３から光が照射される。
【００８５】
受光部４は、フォトダイオード等により実現される受光素子ＰＨＤと、電流・電圧変換用の抵抗Ｒ７とを含む。そして光源部ＬＳ１が発光する期間（第１の発光期間）では、ＬＳ１からの光による対象物ＯＢの反射光ＬＲが、受光部４の受光素子ＰＨＤに入射されて、抵抗Ｒ７及び受光素子ＰＨＤに電流が流れ、ノードＮ７に電圧信号が発生する。一方、光源部ＬＳｎ（ｎは２以上の整数）が発光する期間（第ｎの発光期間）では、ＬＳｎからの光による対象物ＯＢの反射光ＬＲが、受光部４の受光素子ＰＨＤに入射されて、抵抗Ｒ７及び受光素子ＰＨＤに電流が流れ、ノードＮ７に電圧信号が発生する。
【００８６】
信号検出回路（増幅部）５２は、キャパシターＣ１と演算増幅器ＯＰ１と抵抗Ｒ８を含み、受光部４からの受光検出信号を増幅する。キャパシターＣ１は、ノードＮ７の電圧信号のＤＣ成分（直流成分）をカットするフィルターとして機能する。このようなキャパシターＣ１を設けることで、環境光に起因する低周波成分や直流成分をカットすることができ、検出精度を向上できる。演算増幅器ＯＰ１及び抵抗Ｒ８で構成されるＤＣバイアス設定回路は、ＤＣ成分カット後のＡＣ信号に対してＤＣバイアス電圧（ＶＢ／２）を設定するための回路である。
【００８７】
信号分離回路５４は、選択回路ＳＥＬ、キャパシターＣ２、Ｃ３、演算増幅器ＯＰ２とを含む。選択回路ＳＥＬは、検出制御信号ＳＤＲに基づいて、信号検出回路５２からの出力を演算増幅器ＯＰ２の２つの入力ノードのいずれかを選択して入力する。具体的には、第１の発光期間では、信号検出回路５２の出力ノードＮ９を、演算増幅器ＯＰ２の反転入力側（−）のノードＮ１０に接続する。一方、第２の発光期間では、信号検出回路５２の出力ノードＮ９を、演算増幅器ＯＰ２の非反転入力側（＋）のノードＮ１１に接続する。演算増幅器ＯＰ２は、キャパシターＣ２により保持されたノードＮ１０の電圧信号とキャパシターＣ３により保持されたノードＮ１１の電圧信号とを比較する。
【００８８】
そして制御部６０は、信号分離回路５４でのノードＮ１０、Ｎ１１の電圧信号の比較結果に基づいて、駆動回路７０の可変抵抗Ｒ１〜Ｒ６の抵抗値を制御信号ＳＣ１〜ＳＣ６により制御する。判定部５６は、制御部６０での可変抵抗Ｒ１〜Ｒ６の抵抗値の制御結果に基づいて、対象物ＯＢの位置の判定処理を行う。
【００８９】
本実施形態の光学式位置検出装置２では、第１の発光期間での受光素子ＰＨＤの検出受光量をＧ１とし、第２の発光期間での受光素子ＰＨＤの検出受光量をＧ２とすると、この検出受光量の比Ｇ１／Ｇ２が１になるように、制御部６０は、信号分離回路５４での比較結果に基づいて可変抵抗Ｒ１、Ｒ２の抵抗値を制御する。すなわち検出受光量の比Ｇ１／Ｇ２が１になるように、光源部ＬＳ１、ＬＳ２の発光制御を行う。このようにＧ１／Ｇ２＝１とする制御を行うことで、対象物ＯＢの位置の判定処理を行う。以下、第３〜第６の発光期間においても同様である。尚、位置検出手法の詳細については後述する。
【００９０】
さらに、光射出部３は、対象物ＯＢのＺ座標位置に応じて照射光の強度を変化させることができる。具体的には、光射出部３は、対象面（スクリーン）２０（例えばスクリーン）からの対象物ＯＢの距離が短いほど、照射光の強度を強くすることができる。より具体的には、例えば対象面（例えばスクリーン）から近い検出エリアＲＤＥＴ１に対象物ＯＢが存在する場合（検出される場合）には、制御部６０は、制御信号ＳＣ１、ＳＣ２により可変抵抗Ｒ１、Ｒ２の抵抗値を制御して、光源部ＬＳ１、ＬＳ２の発光強度を共に増大させ、照射光の強度を強くする。こうすることで、スクリーン等から近くにある対象物ＯＢに対しては位置検出精度を高くすることが可能になる。
【００９１】
６．位置検出手法
図１０（ａ）、図１０（ｂ）は、位置検出の手法を説明するための模式図である。図１０（ａ）の第１関係線Ｅ１は、図３（ａ）の照射光強度分布ＬＩＤ１における照射光ＬＴ１の照射方向の角度と照射光ＬＴ１の強度との関係を示す線である。第１関係線Ｅ１が示すように、照射方向が図１０（ｂ）の第１方向ＤＤ１の方向（図中左方向）である場合に強度が最も高くなる。そして、第３方向ＤＤ３の方向である場合に強度が最も低くなり、第２方向ＤＤ２の方向ではその中間の強度になる。具体的には第１方向ＤＤ１から第３方向ＤＤ３への角度変化に対して照射光の強度は単調減少しており、例えばリニア（直線的）に変化している。尚、図１０（ｂ）では、ライトガイドＬＧの円弧形状の中心位置が、光射出部３の配置位置ＰＥになっている。
【００９２】
第２関係線Ｅ２は、図３（ａ）の照射光強度分布ＬＩＤ２において、照射光ＬＴ２の照射方向の角度と、その角度での照射光ＬＴ２の強度との関係を示す線である。図１０（ａ）の第２関係線Ｅ２では、照射方向が図１０（ｂ）の第３方向ＤＤ３の方向である場合に強度が最も高くなる。一方、第１方向ＤＤ１の方向である場合に強度が最も低くなり、第２方向ＤＤ２の方向ではその中間の強度になる。具体的には第３方向ＤＤ３から第１方向ＤＤ１への角度変化に対して照射光の強度は単調減少しており、例えば、リニアに変化している。尚、図１０（ａ）では照射方向の角度と強度の関係はリニアな関係になっているが、本実施形態はこれに限定されず、例えば双曲線の関係等であってもよい。
【００９３】
そして図１０（ｂ）に示すように、角度θの方向ＤＤＢに対象物ＯＢが存在したとする。すると、光源部ＬＳ１が発光することで照射光強度分布ＬＩＤ１を形成した場合（Ｅ１の場合）には、図１０（ａ）に示すように、ＤＤＢ（角度θ）の方向に存在する対象物ＯＢの位置での強度はＩＮＴ１になる。一方、光源部ＬＳ２が発光することで照射光強度分布ＬＩＤ２を形成した場合（Ｅ２の場合）には、ＤＤＢの方向に存在する対象物ＯＢの位置での強度はＩＮＴ２になる。
【００９４】
従って、これらの強度ＩＮＴ１、ＩＮＴ２の関係を求めることで、対象物ＯＢの位置する方向ＤＤＢ（角度θ）を特定できる。さらに、例えば、後述する図１１に示すように、光射出部３として第１の照射ユニット３ａ、第２の照射ユニット３ｂを設け、第１の照射ユニット３ａ、第２の照射ユニット３ｂの各照射ユニットに対する対象物ＯＢの方向ＤＤＢ１（θ１）と方向ＤＤＢ２（θ２）とを求めれば、これらの方向ＤＤＢ１、方向ＤＤＢ２と第１の照射ユニット３ａ、第２の照射ユニット３ｂ間の距離ＤＳとにより、対象物ＯＢの位置を特定できる。
【００９５】
図１０に戻って、このような強度ＩＮＴ１、ＩＮＴ２の関係を求めるために、第１の光射出ユニットＬＳＵ１が照射光強度分布ＬＩＤ１を形成した際の対象物ＯＢの反射光ＬＲ（第１の反射光）を受光部４が受光する。この時の反射光ＬＲの検出受光量をＧ１とした場合に、このＧ１が強度ＩＮＴ１に対応するようになる。
【００９６】
また、第１の光射出ユニットＬＳＵ１が照射光強度分布ＬＩＤ２を形成した際の対象物ＯＢの反射光ＬＲ（第２の反射光）を受光部４が受光する。この時の反射光ＬＲの検出受光量をＧ２とした場合に、このＧ２が強度ＩＮＴ２に対応するようになる。従って、検出受光量Ｇ１とＧ２の関係が求まれば、強度ＩＮＴ１，ＩＮＴ２の関係が求まり、対象物ＯＢの位置する方向ＤＤＢを求めることができる。
【００９７】
例えば、光源部ＬＳ１の制御量（例えば電流量）、変換係数、射出光量を、各々、Ｉ１、ｋ、Ｅ１とする。また光源部ＬＳ２の制御量（電流量）、変換係数、射出光量を、各々、Ｉ２、ｋ、Ｅ２とする。すると下式（１）、（２）が成立する。
Ｅ１＝ｋ・Ｉ１ （１）
Ｅ２＝ｋ・Ｉ２ （２）
また光源部ＬＳ１からの光源光（第１の光源光）の減衰係数をｆ１とし、この光源光に対応する反射光ＬＲ（第１の反射光）の検出受光量をＧ１とする。また光源部ＬＳ２からの光源光（第２の光源光）の減衰係数をｆ２とし、この光源光に対応する反射光ＬＲ（第２の反射光）の検出受光量をＧ２とする。すると下式（３）、（４）が成立する。
Ｇ１＝ｆ１・Ｅ１＝ｆ１・ｋ・Ｉ１ （３）
Ｇ２＝ｆ２・Ｅ２＝ｆ２・ｋ・Ｉ２ （４）
従って、検出受光量Ｇ１、Ｇ２の比は下式（５）のように表せる。
Ｇ１／Ｇ２＝（ｆ１／ｆ２）・（Ｉ１／Ｉ２） （５）
【００９８】
ここでＧ１／Ｇ２は、受光部４での受光結果から特定することができ、Ｉ１／Ｉ２は、制御部６０による光射出部３の制御量から特定することができる。そして図１０（ａ）の強度ＩＮＴ１、ＩＮＴ２と減衰係数ｆ１、ｆ２とは一意の関係にある。例えば減衰係数ｆ１、ｆ２が小さな値となり、減衰量が大きい場合は、強度ＩＮＴ１、ＩＮＴ２が小さいことを意味する。一方、減衰係数ｆ１、ｆ２が大きな値となり、減衰量が小さい場合は、強度ＩＮＴ１、ＩＮＴ２が大きいことを意味する。従って、上式（５）から減衰係数の比ｆ１／ｆ２を求めることで、対象物ＯＢの方向、位置等を求めることが可能になる。
【００９９】
より具体的には、一方の制御量Ｉ１をＩｍに固定し、検出受光量の比Ｇ１／Ｇ２が１になるように、他方の制御量Ｉ２を制御する。例えば光源部ＬＳ１、ＬＳ２を逆相で交互に点灯させる制御を行い、検出受光量の波形を解析し、Ｇ１／Ｇ２＝１になるように他方の制御量Ｉ２を制御する。そして、この時の他方の制御量Ｉ２＝Ｉｍ・（ｆ１／ｆ２）から、減衰係数の比ｆ１／ｆ２を求めて、対象物ＯＢの方向、位置等を求める。
【０１００】
また下式（６）、（７）のように、Ｇ１／Ｇ２＝１になると共に制御量Ｉ１とＩ２の和が一定になるように制御してもよい。
Ｇ１／Ｇ２＝１ （６）
Ｉｍ＝Ｉ１＋Ｉ２ （７）
上式（６）、（７）を上式（５）に代入すると下式（８）が成立する。
Ｇ１／Ｇ２＝１＝（ｆ１／ｆ２）・（Ｉ１／Ｉ２）
＝（ｆ１／ｆ２）・{（Ｉｍ−Ｉ２）／Ｉ２} （８）
上式（８）より、Ｉ２は下式（９）のように表される。
Ｉ２＝{ｆ１／（ｆ１＋ｆ２）}・Ｉｍ （９）
ここでα＝ｆ１／（ｆ１＋ｆ２）とおくと、上式（９）は下式（１０）のように表され、減衰係数の比ｆ１／ｆ２は、αを用いて下式（１１）のように表される。
Ｉ２＝α・Ｉｍ （１０）
ｆ１／ｆ２＝α／（１−α） （１１）
【０１０１】
従って、Ｇ１／Ｇ２＝１になると共にＩ１とＩ２の和が一定値Ｉｍになるように制御すれば、そのときのＩ２、Ｉｍから式（１０）によりαを求め、求められたαを式（１１）に代入することで、減衰係数の比ｆ１／ｆ２を求めることができる。これにより、対象物ＯＢの方向、位置等を求めることが可能になる。そしてＧ１／Ｇ２＝１になると共にＩ１とＩ２の和が一定になるように制御することで、外乱光の影響等を相殺することが可能になり、検出精度の向上を図れる。
【０１０２】
７．変形例
次に、光射出部３の変形例を示す。図１１は、光射出部の構造を示す模式平断面図である。図１１が示すように、光射出部３として第１の照射ユニット３ａ、第２の照射ユニット３ｂが設けられる。これらの第１の照射ユニット３ａ、第２の照射ユニット３ｂは、対象物ＯＢの検出エリアＲＤＥＴのＸ−Ｙ平面に沿った方向において所与の距離ＤＳだけ離れて配置される。例えば、Ｘ軸方向に沿って距離ＤＳだけ離れて配置される。
【０１０３】
第１の照射ユニット３ａは、照射方向に応じて強度が異なる第１の照射光を放射状に射出する。第２の照射ユニット３ｂは、照射方向に応じて強度が異なる第２の照射光を放射状に射出する。受光部４は、第１の照射ユニット３ａからの第１の照射光が対象物ＯＢに反射されることによる第１の反射光ＬＲと、第２の照射ユニット３ｂからの第２の照射光が対象物ＯＢに反射されることによる第２の反射光ＬＲを受光する。そして検出部５０は、受光部４での受光結果に基づいて、対象物ＯＢの位置ＰＯＢを検出する。
【０１０４】
具体的には検出部５０は、第１の反射光ＬＲの受光結果に基づいて、第１の照射ユニット３ａに対する対象物ＯＢの方向を第１の方向ＤＤＢ１（角度θ１）として検出する。また第２の反射光ＬＲの受光結果に基づいて、第２の照射ユニット３ｂに対する対象物ＯＢの方向を第２の方向ＤＤＢ２（角度θ２）として検出する。そして検出された第１の方向ＤＤＢ１（θ１）及び第２の方向ＤＤＢ２（θ２）と、第１の照射ユニット３ａ、第２の照射ユニット３ｂの間の距離ＤＳとに基づいて、対象物ＯＢの位置ＰＯＢを求める。
【０１０５】
尚、本実施形態の発光制御手法は図５〜図９で説明した手法に限定されず、種々の変形実施が可能である。例えば図９の光源部ＬＳ２を参照用光源部の発光素子として用いる手法を採用してもよい。この参照用光源部は、例えば他の光源部（図３のＬＳ１、ＬＳ２）に比べて受光部４から近い距離に配置されたり、受光部４と同じ筐体内に配置されたりすることで、周囲光（外乱光、対象物ＯＢからの反射光ＬＲ等）の入射が規制されるように配置設定される光源部である。
【０１０６】
そして制御部６０が、第１の期間において光源部ＬＳ１と図示しない参照用光源部を交互に発光させ、受光部４での検出受光量が等しくなるように、光源部ＬＳ１と参照用光源部の発光制御を行う。また第２の期間において第２の光源部ＬＳ２と参照用光源部を交互に発光させ、受光部４での検出受光量が等しくなるように、第２の光源部ＬＳ２と参照用光源部の発光制御を行う。このようにすれば、光源部ＬＳ１が発光する第１の発光期間での検出受光量と、第２の光源部ＬＳ２が発光する第２の発光期間での検出受光量とが、参照用光源部を介して実質的に等しくなるように、発光制御が行われるようになる。
【０１０７】
また、参照用光源部を図１１の光源部ＬＳ１１〜ＬＳ２２と共に用いてもよい。この参照用光源部は、例えば他の光源部（ＬＳ１１〜ＬＳ２２）に比べて受光部４から近い距離に配置されたり、受光部４と同じ筐体内に配置されたりすることで、周囲光（外乱光、対象物ＯＢからの反射光ＬＲ等）の入射が規制されるように配置設定される光源部である。
【０１０８】
そして制御部６０が、第１の期間において図１１の第１の光源部ＬＳ１１と図示しない参照用光源部を交互に発光させ、受光部４での検出受光量が等しくなるように、第１の光源部ＬＳ１１と参照用光源部の発光制御を行う。また第２の期間において第２の光源部ＬＳ１２と参照用光源部を交互に発光させ、受光部４での検出受光量が等しくなるように、第２の光源部ＬＳ１２と参照用光源部の発光制御を行う。
【０１０９】
また第３の期間において第３の光源部ＬＳ２１と参照用光源部を交互に発光させ、受光部４での検出受光量が等しくなるように、第３の光源部ＬＳ２１と参照用光源部の発光制御を行う。また第４の期間において第４の光源部ＬＳ２２と参照用光源部を交互に発光させ、受光部４での検出受光量が等しくなるように、第４の光源部ＬＳ２２と参照用光源部の発光制御を行う。
【０１１０】
このようにすれば、第１の光源部ＬＳ１１が発光する第１の発光期間での検出受光量と、第２の光源部ＬＳ１２が発光する第２の発光期間での検出受光量とが、参照用光源部を介して実質的に等しくなるように、発光制御が行われるようになる。また第３の光源部ＬＳ２１が発光する第３の発光期間での検出受光量と、第４の光源部ＬＳ２２が発光する第４の発光期間での検出受光量とが、参照用光源部を介して実質的に等しくなるように、発光制御が行われるようになる。
【０１１１】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、対象物ＯＢのＺ座標位置に応じて位置情報の検出精度を異ならせることができる。従って、高い検出精度が要求されない検出エリアＲＤＥＴには検出精度を低くする照射光が射出される。そして、高い検出精度が要求されない検出エリアＲＤＥＴの対象物ＯＢの検出精度を低くすること等ができる。また、高い検出精度が要求される検出エリアＲＤＥＴには検出精度を高くする照射光が射出される。そして、高い検出精度が要求される検出エリアＲＤＥＴの対象物ＯＢの検出精度を高くすること等ができる。その結果、対象物ＯＢのＺ座標位置に応じて効率の良い光学式位置検出装置を実現することが可能になる。
【０１１２】
（２）本実施形態によれば、対象物ＯＢのＺ座標位置に応じて光射出周期を短く設定している。これにより、位置情報の検出精度を高めたり、応答速度を速くしたりすることができる。また対象物ＯＢのＺ座標位置に応じて光射出周期を長く設定することで、位置情報の検出精度を低めたり、応答速度を遅くしたりすることができる。その結果、対象物ＯＢのＺ座標位置に応じて検出精度や応答速度を設定すること等が可能になるため、検出効率の良い位置検出等が可能になる。また光射出周期を長く設定することで、消費電力を低減することができるため、電力効率の良い位置検出等が可能になる。
【０１１３】
（３）本実施形態によれば、対象物ＯＢのＺ座標位置に応じて、照射光ＬＴの強度を変化させている。これにより、位置情報の検出精度を異ならせたり、消費電力を異ならせたりすることができる。その結果、対象物ＯＢのＺ座標位置に応じて、検出効率や電力効率の良い位置検出等が可能になる。
【０１１４】
（４）本実施形態によれば、光射出部３は、第１の光射出ユニットＬＳＵ１〜第３の光射出ユニットＬＳＵ３を有している。そして、第１の光射出ユニットＬＳＵ１〜第３の光射出ユニットＬＳＵ３は、対象面（スクリーン）２０からの距離が異なるように配置されている。このようにすれば、第１の光射出ユニットＬＳＵ１〜第３の光射出ユニットＬＳＵ３のそれぞれに対応する検出エリアＲＤＥＴをＸ−Ｙ平面と交差する方向に沿って設定することができる。その結果、検出エリアＲＤＥＴのＺ座標位置毎に容易に検出精度を設定することが可能になる。
【０１１５】
（５）本実施形態によれば、第１の光射出ユニットＬＳＵ１〜第３の光射出ユニットＬＳＵ３によって照射される第１〜第３の検出エリアＲＤＥＴ１〜ＲＤＥＴ３は、検出エリアを設定する対象面からの距離が長いほど、広く設定されている。そして、検出エリアＲＤＥＴの広さと検出精度とは関係がある。このようにすれば、検出エリアＲＤＥＴを設定する対象面からの距離に応じて、位置情報の検出精度を異ならせることができるため、検出効率の良い位置検出が可能になる。
【０１１６】
（６）本実施形態によれば、第１の光射出ユニットＬＳＵ１〜第３の光射出ユニットＬＳＵ３は、Ｘ−Ｙ平面に交差する方向への照射光を制限する照射光制限部ＬＭＴ１を有している。そして、対象面（スクリーン）２０からの距離が短いほど、照射光の射出を制限する度合いが強くなるように設定されている。このようにすれば、検出エリアＲＤＥＴを設定する対象面からの距離が短いほど、検出エリアＲＤＥＴを狭く設定することができる。
【０１１７】
（７）本実施形態によれば、光射出部３は、検出エリアＲＤＥＴにおける対象物ＯＢの位置に応じて強度分布が異なる照射光ＬＴを射出している。このようにすれば、対象物ＯＢの位置に応じて反射光ＬＲの強度が異なるため、受光部４の受光結果に基づいて、対象物ＯＢの位置情報を検出することができる。
【０１１８】
（８）本実施形態によれば、電子機器は対象物ＯＢの位置を検出する位置検出部を備えている。そして、位置検出部が上記に記載の光学式位置検出装置である。当該光学式位置検出装置は対象物ＯＢのＺ座標位置に応じて効率良く位置を検出できる。従って、電子機器はＺ座標位置に応じて効率良く位置を検出できる光学式位置検出装置を備えた電子機器とすることができる。
【０１１９】
（９）本実施形態によれば、表示装置１は対象物ＯＢの位置を検出する位置検出部を備えている。そして、位置検出部が上記に記載の光学式位置検出装置２である。当該光学式位置検出装置２は対象物ＯＢのＺ座標位置に応じて効率良く位置を検出できる。従って、表示装置１はＺ座標位置に応じて効率良く位置を検出できる光学式位置検出装置２を備えた表示装置１とすることができる。
【０１２０】
尚、以上のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例は総て本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書または図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書または図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また、光学式位置検出装置２、電子機器及び表示装置の構成、動作も本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。
【符号の説明】
【０１２１】
１…表示装置、ＬＭＴ１…照射光制限部、ＬＲ…反射光、ＬＳＵ１…第１の光射出ユニット、ＬＳＵ２…第２の光射出ユニット、ＬＳＵ３…第３の光射出ユニット、ＬＴ…照射光、ＯＢ…対象物、ＲＤＥＴ…検出エリア、３…光射出部、２０…対象面（スクリーン）、５０…検出部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学式位置検出装置、電子機器及び表示装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話、パーソナルコンピューター、カーナビゲーション装置、券売機、銀行の端末等の電子機器では、近年、表示部の前面にタッチパネルが配置された位置検出機能付きの表示装置が用いられる。この表示装置によれば、操作者は、表示部に表示された画像を参照しながら、表示画像のアイコン等をポインティングしたり、情報を入力したりすることが可能になる。このようなタッチパネルによる位置検出方式としては、例えば抵抗膜方式や静電容量方式等が知られている。
【０００３】
一方、投写型表示装置（プロジェクター）やデジタルサイネージ用の表示装置では、携帯電話やパーソナルコンピューターの表示装置に比べて、その表示エリアが広い。従って、これらの表示装置において、上述の抵抗膜方式や静電容量方式のタッチパネルを用いて位置検出を実現することは難しい。
【０００４】
投写型表示装置用の位置検出装置の従来技術としては、例えば特許文献１に開示される技術が知られている。しかしながら、この位置検出装置では、検出エリアが広範囲になると消費電力が大きくなる等の問題がある。また位置検出装置の消費電力を低減する手法としては、例えば、特許文献２に開示される手法が知られている。しかしながら、この手法は、対象物が検出されない場合に検出休止時間を増加させて低消費電力化を図るものであって、対象物の位置に応じた効率的な位置検出を行うことは難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１４２６４３号公報
【特許文献２】特開２００１−８２９２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
検出範囲が広いとき、総ての場所において精度良く位置検出を行う場合には検出にかかる時間が長くなる。そこで、検出する対象物の位置に要求される位置精度に応じて効率良く位置検出ができる光学式位置検出装置が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］本適用例にかかる光学式位置検出装置は、Ｘ−Ｙ平面に沿って設定される検出エリアに照射光を射出する光射出部と、前記検出エリアにおいて前記照射光が対象物に反射したことによる反射光を受光する受光部と、前記受光部の受光結果に基づいて、前記対象物の位置情報を検出する検出部と、を含み、前記光射出部は、前記Ｘ−Ｙ平面に直交するＺ軸での前記対象物のＺ座標位置に応じて、前記検出部が検出する前記位置情報の検出精度を異ならせるように前記照射光を射出することを特徴とする。
【０００９】
本適用例によれば、光学式位置検出装置は光射出部と受光部と検出部とを含んでいる。そして、光射出部はＸ−Ｙ平面に沿って設定される検出エリアに照射光を射出する。そして、光射出部は、Ｘ−Ｙ平面に直交するＺ軸での対象物のＺ座標位置に応じて、検出部が検出する位置情報の検出精度を異ならせるように照射光を射出する。そして、受光部は、検出エリアにおいて照射光が対象物に反射したことによる反射光を受光する。次に、検出部は、受光部の受光結果に基づいて、対象物の位置情報を検出する。
【００１０】
これにより、対象物のＺ座標位置に応じて位置情報の検出精度を異ならせることができる。従って、高い検出精度が要求されない検出エリアには検出精度を低くする照射光が射出される。そして、高い検出精度が要求されない検出エリアの対象物の検出精度を低くすること等ができる。また、高い検出精度が要求される検出エリアには検出精度を高くする照射光が射出される。そして、高い検出精度が要求される検出エリアの対象物の検出精度を高くすること等ができる。その結果、対象物のＺ座標位置に応じて効率の良い光学式位置検出装置を実現することが可能になる。
【００１１】
［適用例２］上記適用例に記載の光学式位置検出装置では、前記光射出部は、前記対象物の前記Ｚ座標位置に応じて、光射出周期を変化させることが好ましい。
【００１２】
本適用例によれば、対象物のＺ座標位置に応じて光射出周期を短く設定している。これにより、位置情報の検出精度を高めたり、応答速度を速くしたりすることができる。また対象物のＺ座標位置に応じて光射出周期を長く設定することで、位置情報の検出精度を低めたり、応答速度を遅くしたりすることができる。その結果、対象物のＺ座標位置に応じて検出精度や応答速度を設定すること等が可能になるため、検出効率の良い位置検出等が可能になる。また光射出周期を長く設定することで、消費電力を低減することができるため、電力効率の良い位置検出等が可能になる。
【００１３】
［適用例３］上記適用例に記載の光学式位置検出装置では、前記光射出部は、前記対象物の前記Ｚ座標位置に応じて、前記照射光の強度を変化させることが好ましい。
【００１４】
本適用例によれば、対象物のＺ座標位置に応じて、照射光の強度を変化させている。これにより、位置情報の検出精度を異ならせたり、消費電力を異ならせたりすることができる。その結果、対象物のＺ座標位置に応じて、検出効率や電力効率の良い位置検出等が可能になる。
【００１５】
［適用例４］上記適用例に記載の光学式位置検出装置では、前記光射出部は、第１の光射出ユニット〜第ｎ（ｎは２以上の整数）の光射出ユニットを有し、前記Ｘ−Ｙ平面と同じ向きを向く面を対象面とするとき、前記第１の光射出ユニット〜前記第ｎの光射出ユニットは、前記対象面からの距離が異なるように配置されることが好ましい。
【００１６】
本適用例によれば、光射出部は、第１の光射出ユニット〜第ｎ（ｎは２以上の整数）の光射出ユニットを有している。そして、第１の光射出ユニット〜第ｎの光射出ユニットは、対象面からの距離が異なるように配置されている。このようにすれば、第１〜第ｎの光射出ユニットのそれぞれに対応する検出エリアをＸ−Ｙ平面と交差する方向に沿って設定することができる。その結果、検出エリアのＺ座標位置毎に容易に検出精度を設定することが可能になる。
【００１７】
［適用例５］上記適用例に記載の光学式位置検出装置では、前記第１の光射出ユニット〜前記第ｎの光射出ユニットによって照射される第１の検出エリア〜第ｎの検出エリアは、前記対象面からの距離が長いほど、広く設定されることが好ましい。
【００１８】
本適用例によれば、第１の光射出ユニット〜第ｎの光射出ユニットによって照射される第１の検出エリア〜第ｎの検出エリアは、検出エリアを設定する対象面からの距離が長いほど、広く設定されている。そして、検出エリアの広さと検出精度とは関係がある。このようにすれば、検出エリアを設定する対象面からの距離に応じて、位置情報の検出精度を異ならせることができるため、検出効率の良い位置検出が可能になる。
【００１９】
［適用例６］上記適用例に記載の光学式位置検出装置では、前記第１の光射出ユニット〜前記第ｎの光射出ユニットは、前記Ｘ−Ｙ平面に交差する方向への前記照射光を制限する照射光制限部を有し、前記対象面からの距離が短いほど、前記照射光の制限の度合いが強く設定されることが好ましい。
【００２０】
本適用例によれば、第１の光射出ユニット〜第ｎの光射出ユニットは、Ｘ−Ｙ平面に交差する方向への照射光を制限する照射光制限部を有している。そして、対象面からの距離が短いほど、照射光の射出を制限する度合いが強くなるように設定されている。このようにすれば、検出エリアを設定する対象面からの距離が短いほど、検出エリアを狭く設定することができる。
【００２１】
［適用例７］上記適用例に記載の光学式位置検出装置では、前記光射出部は、前記検出エリアにおける前記対象物の位置に応じて強度分布が異なる前記照射光を射出することが好ましい。
【００２２】
本適用例によれば、光射出部は、検出エリアにおける対象物の位置に応じて強度分布が異なる照射光を射出している。このようにすれば、対象物の位置に応じて反射光の強度が異なるため、受光部の受光結果に基づいて、対象物の位置情報を検出することができる。
【００２３】
［適用例８］本適用例にかかる電子機器は、対象物の位置を検出する位置検出部を備えた電子機器であって、前記位置検出部が上記に記載の光学式位置検出装置であることを特徴とする。
【００２４】
本適用例によれば、電子機器は対象物の位置を検出する位置検出部を備えている。そして、位置検出部が上記に記載の光学式位置検出装置である。当該光学式位置検出装置は対象物のＺ座標位置に応じて効率良く位置を検出できる。従って、電子機器はＺ座標位置に応じて効率良く位置を検出できる光学式位置検出装置を備えた電子機器とすることができる。
【００２５】
［適用例９］本適用例にかかる表示装置は、対象物の位置を検出する位置検出部を備えた表示装置であって、前記位置検出部が上記に記載の光学式位置検出装置を含むことを特徴とする。
【００２６】
本適用例によれば、表示装置は対象物の位置を検出する位置検出部を備えている。そして、位置検出部が上記に記載の光学式位置検出装置である。当該光学式位置検出装置は対象物のＺ座標位置に応じて効率良く位置を検出できる。従って、表示装置はＺ座標位置に応じて効率良く位置を検出できる光学式位置検出装置を備えた表示装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】（ａ）は、表示システムの構成を示す概略斜視図。（ｂ）は、表示システムを示す模式側面図。
【図２】光射出部の構成及び検出エリアを説明するための模式図。
【図３】（ａ）は、光射出ユニットの構成を示す模式平断面図。（ｂ）は照射光制限部を示す模式側断面図。
【図４】（ａ）は、受光部を示す概略斜視図、（ｂ）は、受光部を示す模式上面図。
【図５】位置検出動作のタイミングチャート。
【図６】位置検出制御のフローチャート。
【図７】位置検出動作のタイミングチャート。
【図８】位置検出制御のフローチャート。
【図９】検出部及び制御部の回路図。
【図１０】（ａ）及び（ｂ）は、位置検出の手法を説明するための模式図。
【図１１】変形例にかかり光射出部の構造を示す模式平断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。尚、以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の総てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００２９】
（実施形態）
１．光学式位置検出装置等の基本的な構成
図１（ａ）は、表示システムの構成を示す概略斜視図であり、図１（ｂ）は、表示システムを示す模式側面図である。図１に示すように、表示装置１は光学式位置検出装置２を、液晶プロジェクター或いはデジタル・マイクロミラー・デバイスと呼ばれる投射型表示装置（プロジェクター）に適用した場合の例である。図中互いに交差する軸をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸（広義には第１、第２、第３の座標軸）としている。具体的には、Ｘ軸方向を横方向とし、Ｙ軸方向を縦方向とし、Ｚ軸方向を奥行き方向としている。
【００３０】
本実施形態の光学式位置検出装置２は、光射出部３、受光部４、検出部５０を含む。また、さらに制御部６０を含んでもよい。また本実施形態の表示装置（電子機器）は、光学式位置検出装置２と対象面（スクリーン）２０（広義には検出エリアＲＤＥＴを設定する対象面）を含む。さらに表示装置（電子機器）は、画像投射装置１０（広義には画像生成装置）を含むことができる。尚、本実施形態の光学式位置検出装置２、電子機器及び表示装置は図１の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素に置き換えたり、他の構成要素を追加する等の種々の変形実施が可能である。
【００３１】
画像投射装置１０は、筐体の前面側に設けられた投射レンズから対象面（スクリーン）２０に向けて画像表示光を拡大投射する。具体的には画像投射装置１０は、カラー画像の表示光を生成して、投射レンズを介して対象面（スクリーン）２０に向けて射出する。これにより対象面（スクリーン）２０の表示エリアＡＲＤにカラー画像が表示されるようになる。
【００３２】
光学式位置検出装置２は、図１（ｂ）に示すように対象面（スクリーン）２０の前方側（Ｚ軸方向側）に設定された検出エリアＲＤＥＴにおいて、操作者の指やタッチペン等の対象物ＯＢを光学的に検出する。このために光学式位置検出装置２の光射出部３は、検出エリアＲＤＥＴに対象物ＯＢを検出するための照射光ＬＴを射出する。具体的には、光射出部３は、検出エリアＲＤＥＴにおける対象物ＯＢの位置に応じて強度分布が異なる照射光ＬＴを射出する。尚、対象面（スクリーン）２０はＸ−Ｙ平面と平行に設置され、検出エリアＲＤＥＴは、対象面（スクリーン）２０（検出エリアを設定する対象面）のＺ方向側（操作者側）において、Ｘ−Ｙ平面に沿って設定される領域である。
【００３３】
光射出部３は、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光素子により構成される２つの光源部（図示せず）を含む。この光源部は例えば赤外光（可視光領域に近い近赤外線）の光源光を放出する。即ち、光源部ＬＳ１が発光する光源光は、操作者の指やタッチペン等の対象物ＯＢにより効率的に反射される波長帯域の光や、外乱光となる環境光にあまり含まれない波長帯域の光であることが望ましい。具体的には、人体の表面での反射率が高い波長帯域の光である８５０ｎｍ付近の波長の赤外光や、環境光にあまり含まれない波長帯域の光である９５０ｎｍ付近の赤外光等である。尚、光射出部３の具体的な構成については、後述する。
【００３４】
受光部４は、検出エリアＲＤＥＴにおいて照射光ＬＴが対象物ＯＢにより反射した反射光ＬＲを受光する。具体的には、受光部４は、光射出部３からの照射光ＬＴが対象物ＯＢに反射されることによる反射光ＬＲを受光する。この受光部４は、例えば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により実現できる。この受光部４には検出部５０が例えば電気的に接続されている。
【００３５】
検出部５０は、受光部４での受光結果に基づいて、対象物ＯＢの位置情報を検出する。この検出部５０の機能は、アナログ回路等を有する集積回路装置や、マイクロコンピューター上で動作するソフトウェア（プログラム）等により実現できる。例えば検出部５０は、受光部４の受光素子が対象物ＯＢからの反射光ＬＲを受光することで発生した検出電流を、検出電圧に変換し、受光結果である検出電圧に基づいて、対象物ＯＢが位置する方向等を検出する。具体的には検出部５０は、受光部４での受光結果（受光信号）に基づいて、対象物ＯＢまでの距離（光射出部３の配置位置からの距離）を検出する。そして検出された距離と、検出された対象物ＯＢの方向（存在方向）とに基づいて、対象物の位置を検出する。より具体的には、検出エリアＲＤＥＴのＸ−Ｙ平面でのＸ、Ｙ座標を検出する。
【００３６】
尚、Ｘ軸方向に沿って所与の距離だけ離れた第１、第２の光射出部３を設けるようにしてもよい。この場合には、第１の光射出部３からの第１の照射光が対象物ＯＢに反射されることによる第１の反射光ＬＲの受光結果に基づいて、第１の光射出部に対する対象物の方向を第１の方向として検出する。また第２の光射出部３からの第２の照射光が対象物ＯＢに反射されることによる第２の反射光ＬＲの受光結果に基づいて、第２の光射出部に対する対象物の方向を第２の方向として検出する。そして検出された第１、第２の方向と、第１、第２の光射出部３間の距離とに基づいて、対象物ＯＢの位置を検出すればよい。
【００３７】
本実施形態の光学式位置検出装置２では、Ｘ−Ｙ平面に直交するＺ軸での対象物ＯＢのＺ座標位置に応じて、対象物ＯＢの位置情報の検出精度を異ならせる。具体的には、光射出部３は、対象物ＯＢのＺ座標位置に応じて、光射出周期を変化させることで、位置情報の検出精度を異ならせる。より具体的には、検出エリアＲＤＥＴを設定する対象面（例えばスクリーン）２０からの対象物ＯＢの距離が短いほど、光射出周期を短くする。こうすることで、対象面（スクリーン）２０からの対象物ＯＢの距離が短いほど、すなわち対象物ＯＢが対象面（スクリーン）２０に近いほど対象物ＯＢの位置検出精度を高くすることができる。逆に、対象物ＯＢが対象面（スクリーン）２０から遠いほど対象物ＯＢの位置検出精度を低くすることができる。
【００３８】
例えばスクリーン（対象面）２０に近い検出エリアＲＤＥＴでは、スクリーンに表示された画像等のある箇所を指し示したり、或いは手書き文字等により表示装置（電子機器）に情報を入力したりする等の操作が行われる。このような素早い手または指の動きを正確に検出するために、スクリーンに近い検出エリアＲＤＥＴでは、高い位置検出精度と速い応答速度が要求される。一方、スクリーンから離れた検出エリアＲＤＥＴでは、対象物ＯＢ（例えば人体）の位置の概略等が検出されればよいため、位置検出精度を低くし、また応答速度を遅くしてもよい。
【００３９】
また本実施形態の光学式位置検出装置２では、光射出部３が、対象物ＯＢのＺ座標位置に応じて照射光ＬＴの強度を変化させることで、対象物ＯＢの位置検出精度を異ならせることができる。具体的には、対象物ＯＢが対象面（スクリーン）２０からの対象物ＯＢの距離が短いほど、照射光ＬＴの強度を強くすることができる。こうすることで、対象面（スクリーン）２０から近くにある対象物ＯＢに対しては、照射光の強度を強くすることができるから、位置検出精度を高くすることが可能になる。
【００４０】
制御部６０は、光学式位置検出装置２の各種の制御処理を行う。具体的には光射出部３が有する光源部の発光制御等を行う。この制御部６０は、光射出部３、検出部５０に電気的に接続されている。制御部６０の機能は、集積回路装置やマイクロコンピューター上で動作するソフトウェア等により実現できる。例えば制御部６０は、対象物ＯＢのＺ座標位置に応じて、光射出部３からの光射出周期を変化させる制御や照射光の強度を変化させる制御を行う。
【００４１】
また、例えば制御部６０は、光射出部３が第１、第２の光源部を含む場合に、これらの第１、第２の光源部を交互に発光させる制御を行う。また、前述のようにＸ軸方向に沿って所与の距離だけ離れた第１、第２の光射出部３が設けられる場合には、第１の光射出部に対する対象物ＯＢの方向を求める第１の期間において、第１の光射出部に設けられる第１、第２の光源部を交互に発光させる制御を行う。また第２の光射出部３に対する対象物ＯＢの方向を求める第２の期間において、第２の光射出部に設けられる第３、第４の光源部を交互に発光させる制御を行う。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態の光学式位置検出装置２によれば、スクリーン等からの距離に応じて位置検出精度を異ならせることができる。またスクリーン等からの距離に応じて、光射出部３からの光射出周期を変化させたり、照射光の強度を変化させたりすることができるため、高い位置検出精度が要求されない場合には、検出精度を落として消費電力を低減することができる。その結果、必要とされる位置検出精度を維持しながら、低消費電力の光学式位置検出装置２を実現することが可能になる。
【００４３】
尚、本実施形態の光学式位置検出装置２は、図１（ａ）に示す投射型表示装置には限定されず、各種の電子機器に搭載される様々な表示装置に適用できる。また本実施形態の光学式位置検出装置２を適用できる電子機器としては、携帯電話、パーソナルコンピューター、カーナビゲーション装置、券売機、或いは銀行の端末等の様々な機器を想定できる。この電子機器は、例えば画像を表示する表示部（表示装置）や、情報を入力するための入力部や、入力された情報等に基づいて各種の処理を行う処理部等を含むことができる。そして、入力部に光学式位置検出装置２を備えることができる。
【００４４】
２．光射出部及び検出エリア
次に、光学式位置検出装置２の光射出部３の構成例及び検出エリアＲＤＥＴの設定例を示す。図２は、光射出部の構成及び検出エリアを説明するための模式図である。図２に示すように、光学式位置検出装置２の光射出部３は、第１〜第ｎ（ｎは２以上の整数）の光射出ユニットＬＳＵ１〜ＬＳＵｎを含む。尚、光照射部３は、図２の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素に置き換えたり、他の構成要素を追加する等の種々の変形実施が可能である。例えば、図２の構成では第１〜第３の光射出ユニットＬＳＵ１〜ＬＳＵ３を示してあるが、４つ以上の光射出ユニットを含む構成としてもよい。
【００４５】
第１〜第ｎの光射出ユニットＬＳＵ１〜ＬＳＵｎは、対象面（スクリーン）２０からの距離が異なるように配置され、第１〜第ｎの光射出ユニットＬＳＵ１〜ＬＳＵｎに対応して、第１〜第ｎの検出エリアＲＤＥＴ１〜ＲＤＥＴｎが設定される。
【００４６】
具体的には、例えば図２のＡ１に示すように、対象物ＯＢが第１の検出エリアＲＤＥＴ１に存在する場合には、第１の光射出ユニットＬＳＵ１からの照射光ＬＴＵ１が対象物ＯＢにより反射され、その反射光ＬＲＵ１を受光部４が受光する。また図２のＡ２に示すように、対象物ＯＢが第２の検出エリアＲＤＥＴ２に存在する場合には、第２の光射出ユニットＬＳＵ２からの照射光ＬＴＵ２が対象物ＯＢにより反射され、その反射光ＬＲＵ２を受光部４が受光する。また図２のＡ３に示すように、対象物ＯＢが第３の検出エリアＲＤＥＴ３に存在する場合には、第３の光射出ユニットＬＳＵ３からの照射光ＬＴＵ３が対象物ＯＢにより反射され、その反射光ＬＲＵ３を受光部４が受光する。
【００４７】
尚、４つ以上の光射出ユニットが設けられる構成であっても、上記と同様である。すなわち対象物ＯＢが第ｉ（ｉは１≦ｉ≦ｎである整数）の検出エリアＲＤＥＴｉに存在する場合には、第ｉの光射出ユニットＬＳＵｉからの照射光ＬＴＵｉが対象物ＯＢにより反射され、その反射光ＬＲＵｉを受光部４が受光する。
【００４８】
第１〜第ｎの光射出ユニットＬＳＵ１〜ＬＳＵｎによる第１〜第ｎの検出エリアＲＤＥＴ１〜ＲＤＥＴｎは、対象面（例えばスクリーン）２０からの距離が長いほど、広く設定される。具体的には、例えば図２に示すように、対象面（スクリーン）２０上のある点ＰＡからＺ方向に沿って、各検出エリアＲＤＥＴの広がり（Ｚ方向の広がり）を定義することができる。すなわち、第１の検出エリアＲＤＥＴ１はＺ方向に長さＺ１の奥行き（広がり）を有する領域であり、第２の検出エリアＲＤＥＴ２はＺ方向に長さＺ２の奥行き（広がり）を有する領域であり、第３の検出エリアＲＤＥＴ３はＺ方向に長さＺ３の奥行き（広がり）を有する領域である。このように定義した場合に、Ｚ１＜Ｚ２＜Ｚ３であるように検出エリアＲＤＥＴ１〜ＲＤＥＴ３が設定される。
【００４９】
第１〜第ｎの光射出ユニットＬＳＵ１〜ＬＳＵｎは、Ｘ−Ｙ平面に交差する方向への射出光を制限する照射光制限部ＬＭＴを有し（図２では図示しない）、対象面（スクリーン）２０からの距離が短いほど、射出光の制限の度合いが強く設定される。具体的には、第１〜第３の光射出ユニットＬＳＵ１〜ＬＳＵ３は照射光制限部ＬＭＴ１〜ＬＭＴ３を有し、ＲＤＥＴ１に照射される照射光ＬＴＵ１はＬＭＴ１により最も強く制限され、ＲＤＥＴ３に照射される照射光ＬＴＵ３はＬＭＴ３により最も弱く制限される。その結果、上述したように、対象面（例えばスクリーン）２０からの距離が長いほど、検出エリアＲＤＥＴは広く設定される。
【００５０】
次に、光学式位置検出装置２に含まれる光射出部３を構成する第１の光射出ユニットＬＳＵ１の詳細な説明を行う。図３（ａ）は、光射出ユニットの構成を示す模式平断面図である。図３（ａ）に示すように、第１の光射出ユニットＬＳＵ１は、光源部ＬＳ１、ＬＳ２と、ライトガイドＬＧと、照射方向設定部ＬＥとを含む。また反射シートＲＳを含む。そして照射方向設定部ＬＥは、光学シートＰＳ及びルーバーフィルムＬＦを含む。尚、本実施形態の第１の光射出ユニットＬＳＵ１は、図３の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素に置き換えたり、他の構成要素を追加する等の種々の変形実施が可能である。また、第ｎ（ｎは２以上の整数）の光射出ユニットＬＳＵｎについても、光源部と、ライトガイドと、光学シート及びルーバーフィルムを含む照射方向設定部と、反射シートを含む。
【００５１】
光源部ＬＳ１、ＬＳ２は、光源光を射出するものであり、ＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光素子を有する。この光源部ＬＳ１、ＬＳ２は例えば赤外光（可視光領域に近い近赤外線）の光源光を放出する。即ち、光源部ＬＳ１、ＬＳ２が発光する光源光は、操作者の指やタッチペン等の対象物ＯＢにより効率的に反射される波長帯域の光や、外乱光となる環境光にあまり含まれない波長帯域の光であることが望ましい。具体的には、人体の表面での反射率が高い波長帯域の光である８５０ｎｍ付近の波長の赤外光や、環境光にあまり含まれない波長帯域の光である９５０ｎｍ付近の赤外光等である。
【００５２】
光源部ＬＳ１は、一端側Ｆ１に示すようライトガイドＬＧの一端側に設けられる。また第２の光源部ＬＳ２は、Ｆ２に示すようにライトガイドＬＧの他端側に設けられる。そして光源部ＬＳ１が、ライトガイドＬＧの一端側Ｆ１の光入射面に対して光源光を射出することで、照射光ＬＴ１を射出し、第１の照射光強度分布ＬＩＤ１を対象物ＯＢの検出エリアＲＤＥＴに形成（設定）する。一方、光源部ＬＳ２が、ライトガイドＬＧの他端側Ｆ２の光入射面に対して第２の光源光を射出することで、第２の照射光ＬＴ２を射出し、第１の照射光強度分布ＬＩＤ１とは強度分布が異なる第２の照射光強度分布ＬＩＤ２を検出エリアＲＤＥＴに形成する。このように第１の光射出ユニットＬＳＵ１は、検出エリアＲＤＥＴ１での位置に応じて強度分布が異なる照射光を射出することができる。
【００５３】
ライトガイドＬＧ（導光部材）は、光源部ＬＳ１、ＬＳ２が発光した光源光を導光するものである。例えばライトガイドＬＧは、光源部ＬＳ１、ＬＳ２からの光源光を曲線状の導光経路に沿って導光し、その形状は曲線形状になっている。具体的にはライトガイドＬＧは円弧形状になっている。尚、ライトガイドＬＧはその中心角が１８０度の円弧形状になっているが、中心角が１８０度よりも小さい円弧形状であってもよい。ライトガイドＬＧは、例えばアクリル樹脂やポリカーボネート等の透明な樹脂部材等により形成される。
【００５４】
ライトガイドＬＧの外周側及び内周側の少なくとも一方には、ライトガイドＬＧからの光源光の出光効率を調整するための加工が施されている。加工手法としては、例えば反射ドットを印刷するシルク印刷方式や、スタンパーやインジェクションで凹凸を付ける成型方式や、溝加工方式等の種々の手法を採用できる。
【００５５】
光学シートＰＳとルーバーフィルムＬＦにより実現される照射方向設定部ＬＥ（照射光射出部）は、ライトガイドＬＧの外周側に設けられ、ライトガイドＬＧの外周側（外周面）から射出される光源光を受ける。そして曲線形状（円弧形状）のライトガイドＬＧの内周側から外周側へと向かう方向に照射方向が設定された照射光ＬＴ１、ＬＴ２を射出する。即ち、ライトガイドＬＧの外周側から射出される光源光の方向を、ライトガイドＬＧの例えば法線方向（半径方向）に沿った照射方向に設定（規制）する。これにより、ライトガイドＬＧの内周側から外周側に向かう方向に、照射光ＬＴ１、ＬＴ２が放射状に射出されるようになる。
【００５６】
このような照射光ＬＴ１、ＬＴ２の照射方向の設定は、照射方向設定部ＬＥの光学シートＰＳやルーバーフィルムＬＦ等により実現される。例えば光学シートＰＳは、ライトガイドＬＧの外周側から低視角で射出される光源光の方向を、法線方向側に立ち上げて、出光特性のピークが法線方向になるように設定する。またルーバーフィルムＬＦは、法線方向以外の方向の光（低視角光）を遮光（カット）する。
【００５７】
このように本実施形態の第１の光射出ユニットＬＳＵ１によれば、ライトガイドＬＧの両端に光源部ＬＳ１、ＬＳ２を設け、これらの光源部ＬＳ１、ＬＳ２を交互に点灯させることで、２つの照射光強度分布を形成することができる。すなわちライトガイドＬＧの一端側の強度が高くなる照射光強度分布ＬＩＤ１と、ライトガイドＬＧの他端側の強度が高くなる照射光強度分布ＬＩＤ２を交互に形成することができる。これら２つの強度分布の照射光をＬＴＵ１と総称する。
【００５８】
このような照射光強度分布ＬＩＤ１、ＬＩＤ２を形成し、これらの制御された強度分布の照射光による対象物ＯＢの反射光ＬＲを受光することで、精度良く対象物の位置を検出することができる。また、照射光の波長を限定することにより、環境光等の外乱光の影響を最小限に抑えた、より精度の高い対象物ＯＢの検出が可能になる。即ち、外乱光に含まれる赤外成分をフィルター等を用いて除去することが可能になり、この赤外成分が対象物ＯＢの検出に及ぼす悪影響を最小限に抑えることが可能になる。
【００５９】
図３（ｂ）は照射光制限部を示す模式側断面図である。図３（ｂ）に示すように、光射出ユニットＬＳＵ１はＸ−Ｙ平面に交差する方向への照射光を制限する照射光制限部ＬＭＴ１を有する。照射方向設定部ＬＥに対して照射光制限部ＬＭＴ１は照射光ＬＴ１の進行方向に突出した形状となっている。そして、この突出した長さを突出長７１とするとき、突出長７１を長くする程、照射光ＬＴ１の広がりを制限する度合いが強くなる。
【００６０】
第１〜第ｎの射出光ユニットＬＳＵ１〜ＬＳＵｎ（ｎは２以上の整数）における照射光制限部ＬＭＴ１〜ＬＭＴｎは、対象面（スクリーン）２０からの距離が短いほど、照射光ＬＴ１の広がりを制限する度合いが強く設定される。その結果、上述したように対象面（スクリーン）２０からの距離が長いほど、検出エリアＲＤＥＴは広く設定される。尚、照射光制限部ＬＭＴは図３（ｂ）に示すスリット状の間隙に限定されず、射出方向を制限（規制）するフィルム、射出角度が異なる発光素子等でもよい。
【００６１】
３．受光部
次に、受光部４の構成を説明する。図４（ａ）は、受光部を示す概略斜視図であり、図４（ｂ）は、受光部を示す模式上面図である。図４に示すように、受光部４は、例えば、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ＰＨＤにより実現できる。受光素子ＰＨＤは、配線基板ＰＷＢに接続され、例えばアルミニウム等の筐体（ケース）１００内に設置される。筐体（ケース）１００は、対象物ＯＢによる反射光ＬＲＵｎを受光するために、受光素子ＰＨＤの前面に入射光制限部ＳＬＴを有する。尚、受光部４は、図４の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素に置き換えたり、他の構成要素を追加する等の種々の変形実施が可能である。
【００６２】
４．位置検出動作
次に、光学式位置検出装置２における位置検出動作を説明する。図５は、位置検出動作のタイミングチャートである。図５に示すように、タイミングチャートでは第１の光射出ユニットＬＳＵ１の光源部ＬＳ１、ＬＳ２（例えばＬＥＤ等）を駆動する駆動信号ＳＤＥ１、ＳＤＥ２、第２の光射出ユニットＬＳＵ２の光源部ＬＳ３、ＬＳ４を駆動する駆動信号ＳＤＥ３、ＳＤＥ４、第３の光射出ユニットＬＳＵ３の光源部ＬＳ５、ＬＳ６を駆動する駆動信号ＳＤＥ５、ＳＤＥ６、及び受光部４からの受光検出信号の取り込みを制御する検出制御信号ＳＤＲを示す。駆動信号ＳＤＥ１〜ＳＤＥ６及び検出制御信号ＳＤＲは、制御部６０により生成される。
【００６３】
光学式位置検出装置２は、対象物ＯＢのＺ座標位置に応じて、対象物の位置情報の検出周期を変化させることができる。具体的には、対象面（例えばスクリーン等）２０からの対象物ＯＢの距離が短いほど、光射出ユニットからの光射出周期を短くすることができる。
【００６４】
例えば、第１の期間ＴＡ１では第３の検出エリアＲＤＥＴ３に存在する対象物ＯＢを検出する（図２のＡ３の場合）。この場合には、光源部ＬＳ５、ＬＳ６は共に光射出周期ＴＤ３で交互に駆動（点灯）され、対象物ＯＢからの反射光ＬＲを受光部４が受光し、その受光検出信号を光射出周期ＴＤ３の１／２の周期で検出部５０が取り込む。具体的には、例えば、Ｂ１に示す駆動信号により光源部ＬＳ５が駆動（点灯）され、光源部ＬＳ５からの照射光が対象物ＯＢにより反射される。その反射光ＬＲが受光部４により受光され、Ｂ２に示す検出制御信号により受光検出信号が取り込まれる。次にＢ３に示す駆動信号により光源部ＬＳ６が駆動（点灯）され、光源部ＬＳ６からの照射光が対象物ＯＢにより反射され、その反射光ＬＲが受光部４により受光され、図５のＢ４に示す検出制御信号により受光検出信号が取り込まれる。このようにして、光源部ＬＳ５、ＬＳ６が交互に点灯され、それに同期して受光検出信号が検出部５０に交互に取り込まれる。尚、このようにして得られた受光検出信号に基づいて対象物ＯＢの位置情報を取得する方法については、後述する。
【００６５】
第２の期間ＴＡ２では、第２の検出エリアＲＤＥＴ２に存在する対象物ＯＢを検出する（図２のＡ２の場合）。この場合には、光源部ＬＳ３、ＬＳ４は共に光射出周期ＴＤ２（ＴＤ２＜ＴＤ３）で交互に駆動（点灯）され、対象物ＯＢからの反射光ＬＲを受光部４が受光する。その受光検出信号を光射出周期ＴＤ２の１／２の周期で交互に取り込む。また、第３の期間ＴＡ３では、第１の検出エリアＲＤＥＴ１に存在する対象物ＯＢを検出する（図２のＡ１の場合）。この場合には、光源部ＬＳ１、ＬＳ２は共に光射出周期ＴＤ１（ＴＤ１＜ＴＤ２）で交互に駆動（点灯）され、対象物ＯＢからの反射光ＬＲを受光部４が受光し、その受光検出信号を検出部５０が光射出周期ＴＤ１の１／２の周期で交互に取り込む。
【００６６】
第１の期間ＴＡ１の後に、第２、第３の期間ＴＡ２、ＴＡ３が続いているが、これは各期間における位置検出動作を比較して示すために、便宜的に並べて示したものである。従って、ＴＡ１からＴＡ２、ＴＡ３へと順次実行されなくてもよい。後述するように、対象物ＯＢが第１〜第３の検出エリアＲＤＥＴ１〜ＲＤＥＴ３のうちのどの検出エリアに存在するか（検出されるか）によって、実行される検出処理が異なってくる。例えば第１の期間ＴＡ１において対象物ＯＢが検出されなければ、第２、第３の期間ＴＡ２、ＴＡ３に移行せずに、第１の期間ＴＡ１を繰り返してもよい。
【００６７】
次に、制御部６０による位置検出制御のフローの一例を示す。図６は、位置検出制御のフローチャートである。図６に示すように、フロー（ステップＳ１〜Ｓ６）は、上述した図５の位置検出動作に対応している。例えばステップＳ１は図５の第１の期間ＴＡ１における動作に対応し、ステップＳ３は第２の期間ＴＡ２における動作に対応し、ステップＳ５は第３の期間ＴＡ３の動作に対応する。
【００６８】
最初に光射出周期ＴＤ３で光源部ＬＳ５、ＬＳ６を駆動し、受光部４から受光検出信号を取得する（ステップＳ１）。そして検出結果に基づいて第３の検出エリアＲＤＥＴ３に対象物ＯＢが存在するか否かを判断する（ステップＳ２）。対象物ＯＢが存在する場合には、ステップＳ３に移行する。一方、対象物ＯＢが存在しない場合には、ステップＳ１の処理を繰り返す。
【００６９】
ステップＳ３では、光射出周期ＴＤ２で光源部ＬＳ３、ＬＳ４を駆動し、受光部４から受光検出信号を取得する。そして検出結果に基づいて第２の検出エリアＲＤＥＴ２に対象物ＯＢが存在するか否かを判断する（ステップＳ４）。対象物ＯＢが存在する場合には、ステップＳ５に移行する。一方、対象物ＯＢが存在しない場合には、ステップＳ１に戻る。
【００７０】
ステップＳ５では、光射出周期ＴＤ１で光源部ＬＳ１、ＬＳ２を駆動し、受光部４から受光検出信号を取得する。そして検出結果に基づいて第１の検出エリアＲＤＥＴ１に対象物ＯＢが存在するか否かを判断する（ステップＳ６）。対象物ＯＢが存在する場合には、ステップＳ５の処理を繰り返す。一方、対象物ＯＢが存在しない場合には、ステップＳ３に戻る。
【００７１】
このように、対象物ＯＢがスクリーン等から離れた検出エリアＲＤＥＴ３に存在する場合には、ステップＳ２からステップＳ３へ移行するので光射出ユニットからの光射出周期が長く設定される。これにより、位置検出精度を低くし、また応答速度を遅くすることができる。反対に対象物ＯＢがスクリーン等に近い検出エリアＲＤＥＴ１に存在する場合には、ステップＳ５とステップＳ６とを反復する為、光射出ユニットからの光射出周期が短く設定される。これにより、位置検出精度を高め、また応答速度を速くすることができる。さらに光射出周期を長くすることで、消費電力を低減させることができるため、対象物ＯＢの対象面（スクリーン）２０等からの距離に応じて、必要とされる位置検出精度を維持しつつ、電力効率の良い位置検出を行うこと等が可能になる。
【００７２】
次に、光学式位置検出装置２における位置検出動作の別の例を説明する。図７は、位置検出動作のタイミングチャートである。図７に示すように、タイミングチャートでは、図５と同様に、光源部ＬＳ１〜ＬＳ６を駆動する駆動信号ＳＤＥ１〜ＳＤＥ６、及び受光部４からの受光検出信号の取り込みを制御する検出制御信号ＳＤＲを示す。
【００７３】
図７に示す位置検出動作では、光射出周期ＴＤは変化させずに、光源部ＬＳ１〜ＬＳ６の点灯時間ＴＥ（ＴＥ１〜ＴＥ３）を変化させる。例えば図７の第１の期間ＴＢ１では点灯時間はＴＥ３であり、第２の期間ＴＢ２では点灯時間はＴＥ２であり、第３の期間ＴＢ３では点灯時間はＴＥ１である。
【００７４】
具体的には、第１の期間ＴＢ１では、光源部ＬＳ５，ＬＳ６は点灯時間ＴＥ３で交互に駆動（点灯）され、対象物ＯＢにより反射された反射光ＬＲが受光部４により受光され、検出制御信号ＳＤＲにより受光検出信号が取り込まれる。また第２の期間ＴＢ２では、光源部ＬＳ３、ＬＳ４は点灯時間ＴＥ２（ＴＥ２＞ＴＥ３）で交互に駆動（点灯）され、対象物ＯＢにより反射された反射光ＬＲが受光部４により受光され、検出制御信号ＳＤＲにより受光検出信号が取り込まれる。また第３の期間ＴＢ３では、光源部ＬＳ１、ＬＳ２は点灯時間ＴＥ１（ＴＥ１＞ＴＥ２）で交互に駆動（点灯）され、対象物ＯＢにより反射された反射光ＬＲが受光部４により受光され、検出制御信号ＳＤＲにより受光検出信号が取り込まれる。
【００７５】
図７に示す位置検出動作では、点灯時間ＴＥ１〜ＴＥ３の長さに応じて、１つの点灯期間における受光検出信号の取り込み回数を変化させることができる。例えば、第１の期間ＴＢ１では、図７のＣ１に示すように、１つの点灯期間における受光検出信号の取り込み回数は１である。第２の期間ＴＢ２では、図７のＣ２に示すように、受光検出信号の取り込み回数を２とすることができ、さらに第３の期間ＴＢ３では、図７のＣ３に示すように、受光検出信号の取り込み回数を３とすることができる。このように光源部の点灯時間を長くすることで、受光検出信号の取り込み回数を増加させることができるかため、位置情報の検出精度を高めることが可能になる。また反対に、光源部の点灯時間を短くすることで、位置情報の検出精度は低下するが消費電力を低減することが可能になる。
【００７６】
次に、制御部６０による位置検出制御のフローの別の例を説明する。図８は、位置検出制御のフローチャートである。図８に示すように、フロー（ステップＳ１１〜Ｓ１６）は、上述した図７の位置検出動作に対応するものである。例えば、ステップＳ１１は図７の第１の期間ＴＢ１における動作に対応し、ステップＳ１３は第２の期間ＴＢ２における動作に対応し、ステップＳ１５は第３の期間ＴＢ３の動作に対応する。
【００７７】
最初に点灯時間ＴＥ３で光源部ＬＳ５、ＬＳ６を駆動し、受光部４から受光検出信号を取得する（ステップＳ１１）。そして検出結果に基づいて第３の検出エリアＲＤＥＴ３に対象物ＯＢが存在するか否かを判断する（ステップＳ１２）。対象物ＯＢが存在する場合には、ステップＳ１３に移行する。一方、対象物ＯＢが存在しない場合には、ステップＳ１１の処理を繰り返す。
【００７８】
ステップＳ１３では、点灯時間ＴＥ２で光源部ＬＳ３、ＬＳ４を駆動し、受光部４から受光検出信号を取得する。そして検出結果に基づいて第２の検出エリアＲＤＥＴ２に対象物ＯＢが存在するか否かを判断する（ステップＳ１４）。対象物ＯＢが存在する場合には、ステップＳ１５に移行する。一方、対象物ＯＢが存在しない場合には、ステップＳ１１に戻る。
【００７９】
ステップＳ１５では、点灯時間ＴＥ１で光源部ＬＳ１、ＬＳ２を駆動し、受光部４から受光検出信号を取得する。そして検出結果に基づいて第１の検出エリアＲＤＥＴ１に対象物ＯＢが存在するか否かを判断する（ステップＳ１６）。対象物ＯＢが存在する場合には、ステップＳ１５の処理を繰り返す。一方、対象物ＯＢが存在しない場合には、ステップＳ１３に戻る。
【００８０】
このように対象物ＯＢがスクリーン等に近い検出エリアＲＤＥＴ１に存在する場合には、光源部ＬＳ１、ＬＳ２の点灯時間を長くすることで、受光検出信号の取り込み回数を増加させることができるため、位置検出精度を高めることが可能になる。また反対に、対象物ＯＢが対象面（スクリーン）２０等から離れた検出エリアＲＤＥＴ３に存在する場合には、光源部ＬＳ５、ＬＳ６の点灯時間を短くすることで、位置検出精度は低下するが消費電力を低減することが可能になる。その結果、対象物ＯＢの対象面（スクリーン）２０等からの距離に応じて、効率良く位置検出を行うこと等が可能になる。
【００８１】
５．検出部
次に、本実施形態の検出部５０、駆動回路７０等の具体的な構成例を示す。図９は、検出部及び制御部の回路図である。図９に示すように、検出部５０は、信号検出回路（増幅部）５２、信号分離回路５４、判定部５６を含み、受光部４と接続される。尚、本実施形態の検出部５０、駆動回路７０等は、図９の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素に置き換えたり、他の構成要素を追加する等の種々の変形実施が可能である。
【００８２】
駆動回路７０は、光射出ユニットＬＳＵ１〜ＬＳＵ３を構成する光源部ＬＳ１〜ＬＳ６を駆動する。この駆動回路７０は、電流調整手段の一例として可変抵抗Ｒ１〜Ｒ６を含む。可変抵抗Ｒ１の一端である入力ノードＮ１１には、制御部６０から矩形波形の駆動信号ＳＤＥ１が入力され、他端であるノードＮ１２には、光源部ＬＳ１の一端が接続される。光源部ＬＳ１はノードＮ１２と基準電位（ＶＳ）との間に設けられる。可変抵抗Ｒｎ（ｎは２以上の整数）は、駆動信号ＳＤＥｎの入力ノードＮｎ１と、光源部ＬＳｎの一端であるノードＮｎ２との間に設けられる。光源部ＬＳｎは、ノードＮｎ２とＶＳとの間に設けられる。
【００８３】
そして駆動信号ＳＤＥ１がＨレベルである期間では、可変抵抗Ｒ１を介して光源部ＬＳ１が発光する。また駆動信号ＳＤＥｎ（ｎは２以上の整数）がＨレベルである期間では、可変抵抗Ｒｎを介して光源部ＬＳｎが発光する。このように図５、図７に示した駆動信号ＳＤＥ１〜ＳＤＥ６に従って、光源部ＬＳ１〜ＬＳ６をそれぞれ発光させることができる。
【００８４】
上述したように、本実施形態の光学式位置検出装置２では、対象物ＯＢが検出エリアＲＤＥＴ１〜ＲＤＥＴ３のうちのどの検出エリアに存在するかによって、駆動される光射出ユニットが異なる。例えば、図２で説明したように、対象物ＯＢが検出エリアＲＤＥＴ１に存在する場合には第１の光射出ユニットＬＳＵ１から光が照射される。そして、対象物ＯＢが検出エリアＲＤＥＴ２に存在する場合には第２の光射出ユニットＬＳＵ２から光が照射される。さらに、対象物ＯＢが検出エリアＲＤＥＴ３に存在する場合には第３の光射出ユニットＬＳＵ３から光が照射される。
【００８５】
受光部４は、フォトダイオード等により実現される受光素子ＰＨＤと、電流・電圧変換用の抵抗Ｒ７とを含む。そして光源部ＬＳ１が発光する期間（第１の発光期間）では、ＬＳ１からの光による対象物ＯＢの反射光ＬＲが、受光部４の受光素子ＰＨＤに入射されて、抵抗Ｒ７及び受光素子ＰＨＤに電流が流れ、ノードＮ７に電圧信号が発生する。一方、光源部ＬＳｎ（ｎは２以上の整数）が発光する期間（第ｎの発光期間）では、ＬＳｎからの光による対象物ＯＢの反射光ＬＲが、受光部４の受光素子ＰＨＤに入射されて、抵抗Ｒ７及び受光素子ＰＨＤに電流が流れ、ノードＮ７に電圧信号が発生する。
【００８６】
信号検出回路（増幅部）５２は、キャパシターＣ１と演算増幅器ＯＰ１と抵抗Ｒ８を含み、受光部４からの受光検出信号を増幅する。キャパシターＣ１は、ノードＮ７の電圧信号のＤＣ成分（直流成分）をカットするフィルターとして機能する。このようなキャパシターＣ１を設けることで、環境光に起因する低周波成分や直流成分をカットすることができ、検出精度を向上できる。演算増幅器ＯＰ１及び抵抗Ｒ８で構成されるＤＣバイアス設定回路は、ＤＣ成分カット後のＡＣ信号に対してＤＣバイアス電圧（ＶＢ／２）を設定するための回路である。
【００８７】
信号分離回路５４は、選択回路ＳＥＬ、キャパシターＣ２、Ｃ３、演算増幅器ＯＰ２とを含む。選択回路ＳＥＬは、検出制御信号ＳＤＲに基づいて、信号検出回路５２からの出力を演算増幅器ＯＰ２の２つの入力ノードのいずれかを選択して入力する。具体的には、第１の発光期間では、信号検出回路５２の出力ノードＮ９を、演算増幅器ＯＰ２の反転入力側（−）のノードＮ１０に接続する。一方、第２の発光期間では、信号検出回路５２の出力ノードＮ９を、演算増幅器ＯＰ２の非反転入力側（＋）のノードＮ１１に接続する。演算増幅器ＯＰ２は、キャパシターＣ２により保持されたノードＮ１０の電圧信号とキャパシターＣ３により保持されたノードＮ１１の電圧信号とを比較する。
【００８８】
そして制御部６０は、信号分離回路５４でのノードＮ１０、Ｎ１１の電圧信号の比較結果に基づいて、駆動回路７０の可変抵抗Ｒ１〜Ｒ６の抵抗値を制御信号ＳＣ１〜ＳＣ６により制御する。判定部５６は、制御部６０での可変抵抗Ｒ１〜Ｒ６の抵抗値の制御結果に基づいて、対象物ＯＢの位置の判定処理を行う。
【００８９】
本実施形態の光学式位置検出装置２では、第１の発光期間での受光素子ＰＨＤの検出受光量をＧ１とし、第２の発光期間での受光素子ＰＨＤの検出受光量をＧ２とすると、この検出受光量の比Ｇ１／Ｇ２が１になるように、制御部６０は、信号分離回路５４での比較結果に基づいて可変抵抗Ｒ１、Ｒ２の抵抗値を制御する。すなわち検出受光量の比Ｇ１／Ｇ２が１になるように、光源部ＬＳ１、ＬＳ２の発光制御を行う。このようにＧ１／Ｇ２＝１とする制御を行うことで、対象物ＯＢの位置の判定処理を行う。以下、第３〜第６の発光期間においても同様である。尚、位置検出手法の詳細については後述する。
【００９０】
さらに、光射出部３は、対象物ＯＢのＺ座標位置に応じて照射光の強度を変化させることができる。具体的には、光射出部３は、対象面（スクリーン）２０（例えばスクリーン）からの対象物ＯＢの距離が短いほど、照射光の強度を強くすることができる。より具体的には、例えば対象面（例えばスクリーン）から近い検出エリアＲＤＥＴ１に対象物ＯＢが存在する場合（検出される場合）には、制御部６０は、制御信号ＳＣ１、ＳＣ２により可変抵抗Ｒ１、Ｒ２の抵抗値を制御して、光源部ＬＳ１、ＬＳ２の発光強度を共に増大させ、照射光の強度を強くする。こうすることで、スクリーン等から近くにある対象物ＯＢに対しては位置検出精度を高くすることが可能になる。
【００９１】
６．位置検出手法
図１０（ａ）、図１０（ｂ）は、位置検出の手法を説明するための模式図である。図１０（ａ）の第１関係線Ｅ１は、図３（ａ）の照射光強度分布ＬＩＤ１における照射光ＬＴ１の照射方向の角度と照射光ＬＴ１の強度との関係を示す線である。第１関係線Ｅ１が示すように、照射方向が図１０（ｂ）の第１方向ＤＤ１の方向（図中左方向）である場合に強度が最も高くなる。そして、第３方向ＤＤ３の方向である場合に強度が最も低くなり、第２方向ＤＤ２の方向ではその中間の強度になる。具体的には第１方向ＤＤ１から第３方向ＤＤ３への角度変化に対して照射光の強度は単調減少しており、例えばリニア（直線的）に変化している。尚、図１０（ｂ）では、ライトガイドＬＧの円弧形状の中心位置が、光射出部３の配置位置ＰＥになっている。
【００９２】
第２関係線Ｅ２は、図３（ａ）の照射光強度分布ＬＩＤ２において、照射光ＬＴ２の照射方向の角度と、その角度での照射光ＬＴ２の強度との関係を示す線である。図１０（ａ）の第２関係線Ｅ２では、照射方向が図１０（ｂ）の第３方向ＤＤ３の方向である場合に強度が最も高くなる。一方、第１方向ＤＤ１の方向である場合に強度が最も低くなり、第２方向ＤＤ２の方向ではその中間の強度になる。具体的には第３方向ＤＤ３から第１方向ＤＤ１への角度変化に対して照射光の強度は単調減少しており、例えば、リニアに変化している。尚、図１０（ａ）では照射方向の角度と強度の関係はリニアな関係になっているが、本実施形態はこれに限定されず、例えば双曲線の関係等であってもよい。
【００９３】
そして図１０（ｂ）に示すように、角度θの方向ＤＤＢに対象物ＯＢが存在したとする。すると、光源部ＬＳ１が発光することで照射光強度分布ＬＩＤ１を形成した場合（Ｅ１の場合）には、図１０（ａ）に示すように、ＤＤＢ（角度θ）の方向に存在する対象物ＯＢの位置での強度はＩＮＴ１になる。一方、光源部ＬＳ２が発光することで照射光強度分布ＬＩＤ２を形成した場合（Ｅ２の場合）には、ＤＤＢの方向に存在する対象物ＯＢの位置での強度はＩＮＴ２になる。
【００９４】
従って、これらの強度ＩＮＴ１、ＩＮＴ２の関係を求めることで、対象物ＯＢの位置する方向ＤＤＢ（角度θ）を特定できる。さらに、例えば、後述する図１１に示すように、光射出部３として第１の照射ユニット３ａ、第２の照射ユニット３ｂを設け、第１の照射ユニット３ａ、第２の照射ユニット３ｂの各照射ユニットに対する対象物ＯＢの方向ＤＤＢ１（θ１）と方向ＤＤＢ２（θ２）とを求めれば、これらの方向ＤＤＢ１、方向ＤＤＢ２と第１の照射ユニット３ａ、第２の照射ユニット３ｂ間の距離ＤＳとにより、対象物ＯＢの位置を特定できる。
【００９５】
図１０に戻って、このような強度ＩＮＴ１、ＩＮＴ２の関係を求めるために、第１の光射出ユニットＬＳＵ１が照射光強度分布ＬＩＤ１を形成した際の対象物ＯＢの反射光ＬＲ（第１の反射光）を受光部４が受光する。この時の反射光ＬＲの検出受光量をＧ１とした場合に、このＧ１が強度ＩＮＴ１に対応するようになる。
【００９６】
また、第１の光射出ユニットＬＳＵ１が照射光強度分布ＬＩＤ２を形成した際の対象物ＯＢの反射光ＬＲ（第２の反射光）を受光部４が受光する。この時の反射光ＬＲの検出受光量をＧ２とした場合に、このＧ２が強度ＩＮＴ２に対応するようになる。従って、検出受光量Ｇ１とＧ２の関係が求まれば、強度ＩＮＴ１，ＩＮＴ２の関係が求まり、対象物ＯＢの位置する方向ＤＤＢを求めることができる。
【００９７】
例えば、光源部ＬＳ１の制御量（例えば電流量）、変換係数、射出光量を、各々、Ｉ１、ｋ、Ｅ１とする。また光源部ＬＳ２の制御量（電流量）、変換係数、射出光量を、各々、Ｉ２、ｋ、Ｅ２とする。すると下式（１）、（２）が成立する。
Ｅ１＝ｋ・Ｉ１ （１）
Ｅ２＝ｋ・Ｉ２ （２）
また光源部ＬＳ１からの光源光（第１の光源光）の減衰係数をｆ１とし、この光源光に対応する反射光ＬＲ（第１の反射光）の検出受光量をＧ１とする。また光源部ＬＳ２からの光源光（第２の光源光）の減衰係数をｆ２とし、この光源光に対応する反射光ＬＲ（第２の反射光）の検出受光量をＧ２とする。すると下式（３）、（４）が成立する。
Ｇ１＝ｆ１・Ｅ１＝ｆ１・ｋ・Ｉ１ （３）
Ｇ２＝ｆ２・Ｅ２＝ｆ２・ｋ・Ｉ２ （４）
従って、検出受光量Ｇ１、Ｇ２の比は下式（５）のように表せる。
Ｇ１／Ｇ２＝（ｆ１／ｆ２）・（Ｉ１／Ｉ２） （５）
【００９８】
ここでＧ１／Ｇ２は、受光部４での受光結果から特定することができ、Ｉ１／Ｉ２は、制御部６０による光射出部３の制御量から特定することができる。そして図１０（ａ）の強度ＩＮＴ１、ＩＮＴ２と減衰係数ｆ１、ｆ２とは一意の関係にある。例えば減衰係数ｆ１、ｆ２が小さな値となり、減衰量が大きい場合は、強度ＩＮＴ１、ＩＮＴ２が小さいことを意味する。一方、減衰係数ｆ１、ｆ２が大きな値となり、減衰量が小さい場合は、強度ＩＮＴ１、ＩＮＴ２が大きいことを意味する。従って、上式（５）から減衰係数の比ｆ１／ｆ２を求めることで、対象物ＯＢの方向、位置等を求めることが可能になる。
【００９９】
より具体的には、一方の制御量Ｉ１をＩｍに固定し、検出受光量の比Ｇ１／Ｇ２が１になるように、他方の制御量Ｉ２を制御する。例えば光源部ＬＳ１、ＬＳ２を逆相で交互に点灯させる制御を行い、検出受光量の波形を解析し、Ｇ１／Ｇ２＝１になるように他方の制御量Ｉ２を制御する。そして、この時の他方の制御量Ｉ２＝Ｉｍ・（ｆ１／ｆ２）から、減衰係数の比ｆ１／ｆ２を求めて、対象物ＯＢの方向、位置等を求める。
【０１００】
また下式（６）、（７）のように、Ｇ１／Ｇ２＝１になると共に制御量Ｉ１とＩ２の和が一定になるように制御してもよい。
Ｇ１／Ｇ２＝１ （６）
Ｉｍ＝Ｉ１＋Ｉ２ （７）
上式（６）、（７）を上式（５）に代入すると下式（８）が成立する。
Ｇ１／Ｇ２＝１＝（ｆ１／ｆ２）・（Ｉ１／Ｉ２）
＝（ｆ１／ｆ２）・{（Ｉｍ−Ｉ２）／Ｉ２} （８）
上式（８）より、Ｉ２は下式（９）のように表される。
Ｉ２＝{ｆ１／（ｆ１＋ｆ２）}・Ｉｍ （９）
ここでα＝ｆ１／（ｆ１＋ｆ２）とおくと、上式（９）は下式（１０）のように表され、減衰係数の比ｆ１／ｆ２は、αを用いて下式（１１）のように表される。
Ｉ２＝α・Ｉｍ （１０）
ｆ１／ｆ２＝α／（１−α） （１１）
【０１０１】
従って、Ｇ１／Ｇ２＝１になると共にＩ１とＩ２の和が一定値Ｉｍになるように制御すれば、そのときのＩ２、Ｉｍから式（１０）によりαを求め、求められたαを式（１１）に代入することで、減衰係数の比ｆ１／ｆ２を求めることができる。これにより、対象物ＯＢの方向、位置等を求めることが可能になる。そしてＧ１／Ｇ２＝１になると共にＩ１とＩ２の和が一定になるように制御することで、外乱光の影響等を相殺することが可能になり、検出精度の向上を図れる。
【０１０２】
７．変形例
次に、光射出部３の変形例を示す。図１１は、光射出部の構造を示す模式平断面図である。図１１が示すように、光射出部３として第１の照射ユニット３ａ、第２の照射ユニット３ｂが設けられる。これらの第１の照射ユニット３ａ、第２の照射ユニット３ｂは、対象物ＯＢの検出エリアＲＤＥＴのＸ−Ｙ平面に沿った方向において所与の距離ＤＳだけ離れて配置される。例えば、Ｘ軸方向に沿って距離ＤＳだけ離れて配置される。
【０１０３】
第１の照射ユニット３ａは、照射方向に応じて強度が異なる第１の照射光を放射状に射出する。第２の照射ユニット３ｂは、照射方向に応じて強度が異なる第２の照射光を放射状に射出する。受光部４は、第１の照射ユニット３ａからの第１の照射光が対象物ＯＢに反射されることによる第１の反射光ＬＲと、第２の照射ユニット３ｂからの第２の照射光が対象物ＯＢに反射されることによる第２の反射光ＬＲを受光する。そして検出部５０は、受光部４での受光結果に基づいて、対象物ＯＢの位置ＰＯＢを検出する。
【０１０４】
具体的には検出部５０は、第１の反射光ＬＲの受光結果に基づいて、第１の照射ユニット３ａに対する対象物ＯＢの方向を第１の方向ＤＤＢ１（角度θ１）として検出する。また第２の反射光ＬＲの受光結果に基づいて、第２の照射ユニット３ｂに対する対象物ＯＢの方向を第２の方向ＤＤＢ２（角度θ２）として検出する。そして検出された第１の方向ＤＤＢ１（θ１）及び第２の方向ＤＤＢ２（θ２）と、第１の照射ユニット３ａ、第２の照射ユニット３ｂの間の距離ＤＳとに基づいて、対象物ＯＢの位置ＰＯＢを求める。
【０１０５】
尚、本実施形態の発光制御手法は図５〜図９で説明した手法に限定されず、種々の変形実施が可能である。例えば図９の光源部ＬＳ２を参照用光源部の発光素子として用いる手法を採用してもよい。この参照用光源部は、例えば他の光源部（図３のＬＳ１、ＬＳ２）に比べて受光部４から近い距離に配置されたり、受光部４と同じ筐体内に配置されたりすることで、周囲光（外乱光、対象物ＯＢからの反射光ＬＲ等）の入射が規制されるように配置設定される光源部である。
【０１０６】
そして制御部６０が、第１の期間において光源部ＬＳ１と図示しない参照用光源部を交互に発光させ、受光部４での検出受光量が等しくなるように、光源部ＬＳ１と参照用光源部の発光制御を行う。また第２の期間において第２の光源部ＬＳ２と参照用光源部を交互に発光させ、受光部４での検出受光量が等しくなるように、第２の光源部ＬＳ２と参照用光源部の発光制御を行う。このようにすれば、光源部ＬＳ１が発光する第１の発光期間での検出受光量と、第２の光源部ＬＳ２が発光する第２の発光期間での検出受光量とが、参照用光源部を介して実質的に等しくなるように、発光制御が行われるようになる。
【０１０７】
また、参照用光源部を図１１の光源部ＬＳ１１〜ＬＳ２２と共に用いてもよい。この参照用光源部は、例えば他の光源部（ＬＳ１１〜ＬＳ２２）に比べて受光部４から近い距離に配置されたり、受光部４と同じ筐体内に配置されたりすることで、周囲光（外乱光、対象物ＯＢからの反射光ＬＲ等）の入射が規制されるように配置設定される光源部である。
【０１０８】
そして制御部６０が、第１の期間において図１１の第１の光源部ＬＳ１１と図示しない参照用光源部を交互に発光させ、受光部４での検出受光量が等しくなるように、第１の光源部ＬＳ１１と参照用光源部の発光制御を行う。また第２の期間において第２の光源部ＬＳ１２と参照用光源部を交互に発光させ、受光部４での検出受光量が等しくなるように、第２の光源部ＬＳ１２と参照用光源部の発光制御を行う。
【０１０９】
また第３の期間において第３の光源部ＬＳ２１と参照用光源部を交互に発光させ、受光部４での検出受光量が等しくなるように、第３の光源部ＬＳ２１と参照用光源部の発光制御を行う。また第４の期間において第４の光源部ＬＳ２２と参照用光源部を交互に発光させ、受光部４での検出受光量が等しくなるように、第４の光源部ＬＳ２２と参照用光源部の発光制御を行う。
【０１１０】
このようにすれば、第１の光源部ＬＳ１１が発光する第１の発光期間での検出受光量と、第２の光源部ＬＳ１２が発光する第２の発光期間での検出受光量とが、参照用光源部を介して実質的に等しくなるように、発光制御が行われるようになる。また第３の光源部ＬＳ２１が発光する第３の発光期間での検出受光量と、第４の光源部ＬＳ２２が発光する第４の発光期間での検出受光量とが、参照用光源部を介して実質的に等しくなるように、発光制御が行われるようになる。
【０１１１】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、対象物ＯＢのＺ座標位置に応じて位置情報の検出精度を異ならせることができる。従って、高い検出精度が要求されない検出エリアＲＤＥＴには検出精度を低くする照射光が射出される。そして、高い検出精度が要求されない検出エリアＲＤＥＴの対象物ＯＢの検出精度を低くすること等ができる。また、高い検出精度が要求される検出エリアＲＤＥＴには検出精度を高くする照射光が射出される。そして、高い検出精度が要求される検出エリアＲＤＥＴの対象物ＯＢの検出精度を高くすること等ができる。その結果、対象物ＯＢのＺ座標位置に応じて効率の良い光学式位置検出装置を実現することが可能になる。
【０１１２】
（２）本実施形態によれば、対象物ＯＢのＺ座標位置に応じて光射出周期を短く設定している。これにより、位置情報の検出精度を高めたり、応答速度を速くしたりすることができる。また対象物ＯＢのＺ座標位置に応じて光射出周期を長く設定することで、位置情報の検出精度を低めたり、応答速度を遅くしたりすることができる。その結果、対象物ＯＢのＺ座標位置に応じて検出精度や応答速度を設定すること等が可能になるため、検出効率の良い位置検出等が可能になる。また光射出周期を長く設定することで、消費電力を低減することができるため、電力効率の良い位置検出等が可能になる。
【０１１３】
（３）本実施形態によれば、対象物ＯＢのＺ座標位置に応じて、照射光ＬＴの強度を変化させている。これにより、位置情報の検出精度を異ならせたり、消費電力を異ならせたりすることができる。その結果、対象物ＯＢのＺ座標位置に応じて、検出効率や電力効率の良い位置検出等が可能になる。
【０１１４】
（４）本実施形態によれば、光射出部３は、第１の光射出ユニットＬＳＵ１〜第３の光射出ユニットＬＳＵ３を有している。そして、第１の光射出ユニットＬＳＵ１〜第３の光射出ユニットＬＳＵ３は、対象面（スクリーン）２０からの距離が異なるように配置されている。このようにすれば、第１の光射出ユニットＬＳＵ１〜第３の光射出ユニットＬＳＵ３のそれぞれに対応する検出エリアＲＤＥＴをＸ−Ｙ平面と交差する方向に沿って設定することができる。その結果、検出エリアＲＤＥＴのＺ座標位置毎に容易に検出精度を設定することが可能になる。
【０１１５】
（５）本実施形態によれば、第１の光射出ユニットＬＳＵ１〜第３の光射出ユニットＬＳＵ３によって照射される第１〜第３の検出エリアＲＤＥＴ１〜ＲＤＥＴ３は、検出エリアを設定する対象面からの距離が長いほど、広く設定されている。そして、検出エリアＲＤＥＴの広さと検出精度とは関係がある。このようにすれば、検出エリアＲＤＥＴを設定する対象面からの距離に応じて、位置情報の検出精度を異ならせることができるため、検出効率の良い位置検出が可能になる。
【０１１６】
（６）本実施形態によれば、第１の光射出ユニットＬＳＵ１〜第３の光射出ユニットＬＳＵ３は、Ｘ−Ｙ平面に交差する方向への照射光を制限する照射光制限部ＬＭＴ１を有している。そして、対象面（スクリーン）２０からの距離が短いほど、照射光の射出を制限する度合いが強くなるように設定されている。このようにすれば、検出エリアＲＤＥＴを設定する対象面からの距離が短いほど、検出エリアＲＤＥＴを狭く設定することができる。
【０１１７】
（７）本実施形態によれば、光射出部３は、検出エリアＲＤＥＴにおける対象物ＯＢの位置に応じて強度分布が異なる照射光ＬＴを射出している。このようにすれば、対象物ＯＢの位置に応じて反射光ＬＲの強度が異なるため、受光部４の受光結果に基づいて、対象物ＯＢの位置情報を検出することができる。
【０１１８】
（８）本実施形態によれば、電子機器は対象物ＯＢの位置を検出する位置検出部を備えている。そして、位置検出部が上記に記載の光学式位置検出装置である。当該光学式位置検出装置は対象物ＯＢのＺ座標位置に応じて効率良く位置を検出できる。従って、電子機器はＺ座標位置に応じて効率良く位置を検出できる光学式位置検出装置を備えた電子機器とすることができる。
【０１１９】
（９）本実施形態によれば、表示装置１は対象物ＯＢの位置を検出する位置検出部を備えている。そして、位置検出部が上記に記載の光学式位置検出装置２である。当該光学式位置検出装置２は対象物ＯＢのＺ座標位置に応じて効率良く位置を検出できる。従って、表示装置１はＺ座標位置に応じて効率良く位置を検出できる光学式位置検出装置２を備えた表示装置１とすることができる。
【０１２０】
尚、以上のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例は総て本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書または図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書または図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また、光学式位置検出装置２、電子機器及び表示装置の構成、動作も本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。
【符号の説明】
【０１２１】
１…表示装置、ＬＭＴ１…照射光制限部、ＬＲ…反射光、ＬＳＵ１…第１の光射出ユニット、ＬＳＵ２…第２の光射出ユニット、ＬＳＵ３…第３の光射出ユニット、ＬＴ…照射光、ＯＢ…対象物、ＲＤＥＴ…検出エリア、３…光射出部、２０…対象面（スクリーン）、５０…検出部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ−Ｙ平面に沿って設定される検出エリアに照射光を射出する光射出部と、
前記検出エリアにおいて前記照射光が対象物に反射したことによる反射光を受光する受光部と、
前記受光部の受光結果に基づいて、前記対象物の位置情報を検出する検出部と、を含み、
前記光射出部は、前記Ｘ−Ｙ平面に直交するＺ軸での前記対象物のＺ座標位置に応じて、前記検出部が検出する前記位置情報の検出精度を異ならせるように前記照射光を射出することを特徴とする光学式位置検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光学式位置検出装置において、
前記光射出部は、前記対象物の前記Ｚ座標位置に応じて、光射出周期を変化させることを特徴とする光学式位置検出装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光学式位置検出装置において、
前記光射出部は、前記対象物の前記Ｚ座標位置に応じて、前記照射光の強度を変化させることを特徴とする光学式位置検出装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学式位置検出装置において、
前記光射出部は、第１の光射出ユニット〜第ｎ（ｎは２以上の整数）の光射出ユニットを有し、
前記Ｘ−Ｙ平面と同じ向きを向く面を対象面とするとき、
前記第１の光射出ユニット〜前記第ｎの光射出ユニットは、前記対象面からの距離が異なるように配置されることを特徴とする光学式位置検出装置。
【請求項５】
請求項４に記載の光学式位置検出装置において、
前記第１の光射出ユニット〜前記第ｎの光射出ユニットによって照射される第１の検出エリア〜第ｎの検出エリアは、前記対象面からの距離が長いほど、広く設定されることを特徴とする光学式位置検出装置。
【請求項６】
請求項４または５に記載の光学式位置検出装置において、
前記第１の光射出ユニット〜前記第ｎの光射出ユニットは、前記Ｘ−Ｙ平面に交差する方向への前記照射光を制限する照射光制限部を有し、
前記対象面からの距離が短いほど、前記照射光の制限の度合いが強く設定されることを特徴とする光学式位置検出装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の光学式位置検出装置において、
前記光射出部は、前記検出エリアにおける前記対象物の位置に応じて強度分布が異なる前記照射光を射出することを特徴とする光学式位置検出装置。
【請求項８】
対象物の位置を検出する位置検出部を備えた電子機器であって、
前記位置検出部が請求項１〜７のいずれか一項に記載の光学式位置検出装置であることを特徴とする電子機器。
【請求項９】
対象物の位置を検出する位置検出部を備えた表示装置であって、
前記位置検出部が請求項１〜７のいずれか一項に記載の光学式位置検出装置を含むことを特徴とする表示装置。
【請求項１】
Ｘ−Ｙ平面に沿って設定される検出エリアに照射光を射出する光射出部と、
前記検出エリアにおいて前記照射光が対象物に反射したことによる反射光を受光する受光部と、
前記受光部の受光結果に基づいて、前記対象物の位置情報を検出する検出部と、を含み、
前記光射出部は、前記Ｘ−Ｙ平面に直交するＺ軸での前記対象物のＺ座標位置に応じて、前記検出部が検出する前記位置情報の検出精度を異ならせるように前記照射光を射出することを特徴とする光学式位置検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光学式位置検出装置において、
前記光射出部は、前記対象物の前記Ｚ座標位置に応じて、光射出周期を変化させることを特徴とする光学式位置検出装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光学式位置検出装置において、
前記光射出部は、前記対象物の前記Ｚ座標位置に応じて、前記照射光の強度を変化させることを特徴とする光学式位置検出装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学式位置検出装置において、
前記光射出部は、第１の光射出ユニット〜第ｎ（ｎは２以上の整数）の光射出ユニットを有し、
前記Ｘ−Ｙ平面と同じ向きを向く面を対象面とするとき、
前記第１の光射出ユニット〜前記第ｎの光射出ユニットは、前記対象面からの距離が異なるように配置されることを特徴とする光学式位置検出装置。
【請求項５】
請求項４に記載の光学式位置検出装置において、
前記第１の光射出ユニット〜前記第ｎの光射出ユニットによって照射される第１の検出エリア〜第ｎの検出エリアは、前記対象面からの距離が長いほど、広く設定されることを特徴とする光学式位置検出装置。
【請求項６】
請求項４または５に記載の光学式位置検出装置において、
前記第１の光射出ユニット〜前記第ｎの光射出ユニットは、前記Ｘ−Ｙ平面に交差する方向への前記照射光を制限する照射光制限部を有し、
前記対象面からの距離が短いほど、前記照射光の制限の度合いが強く設定されることを特徴とする光学式位置検出装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の光学式位置検出装置において、
前記光射出部は、前記検出エリアにおける前記対象物の位置に応じて強度分布が異なる前記照射光を射出することを特徴とする光学式位置検出装置。
【請求項８】
対象物の位置を検出する位置検出部を備えた電子機器であって、
前記位置検出部が請求項１〜７のいずれか一項に記載の光学式位置検出装置であることを特徴とする電子機器。
【請求項９】
対象物の位置を検出する位置検出部を備えた表示装置であって、
前記位置検出部が請求項１〜７のいずれか一項に記載の光学式位置検出装置を含むことを特徴とする表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−１７７９８３（Ｐ２０１２−１７７９８３Ａ）
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３９５２８（Ｐ２０１１−３９５２８）
【出願日】平成２３年２月２５日（２０１１．２．２５）
【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２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２５日（２０１１．２．２５）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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