光学式位置検出装置および位置検出機能付き機器
【課題】導光板を用いた方式であっても、検出対象空間に強度が適正に単調変化する光強度分布を形成することができる光学式位置検出装置、および位置検出機能付き機器を提供すること。
【解決手段】光学式位置検出装置１０において、光源用回転体１３は、検出用光源１２から出射された検出光Ｌ２を検出対象空間１０Ｒに出射する。光源用回転体１３において、第１導光部１３Ａ、１３Ｃは一方側端部から他方側端部に向かって強度が単調増加する光を出射するのに対して、第２導光部１３Ｂ、１３Ｄは、第１導光部１３Ａ、１３Ｃとは反対に、一方側端部から他方側端部に向かって強度が単調減少する光を出射する。従って、光源用回転体１３が回転して、所定の角度位置に第１導光部１３Ａ、１３Ｃが到来したときの光検出器３０での受光結果を用いれば、対象物体Ｏｂの位置を検出することができる。
【解決手段】光学式位置検出装置１０において、光源用回転体１３は、検出用光源１２から出射された検出光Ｌ２を検出対象空間１０Ｒに出射する。光源用回転体１３において、第１導光部１３Ａ、１３Ｃは一方側端部から他方側端部に向かって強度が単調増加する光を出射するのに対して、第２導光部１３Ｂ、１３Ｄは、第１導光部１３Ａ、１３Ｃとは反対に、一方側端部から他方側端部に向かって強度が単調減少する光を出射する。従って、光源用回転体１３が回転して、所定の角度位置に第１導光部１３Ａ、１３Ｃが到来したときの光検出器３０での受光結果を用いれば、対象物体Ｏｂの位置を検出することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物体の位置を光学的に検出する光学式位置検出装置、該光学式位置検出装置を備えた位置検出機能付き機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
対象物体を光学的に検出する光学式位置検出装置としては、例えば、複数の検出用光源の各々から導光板を介して対象物体に向けて検出光を出射し、対象物体で反射した検出光を光検出器で検出されるものが提案されている。このような構成の光学式位置検出装置では、光検出器での検出光の検出結果に基づいて対象物体の位置を検出する（例えば、特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１２７６７１号公報
【特許文献２】特開２００９−２９５３１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、この種の光学式位置検出装置においては、複数の検出用光源から出射された検出光を共通の導光板を介して出射することにより、一方側から他方側に向けて強度が単調増加する第１強度分布と、他方側から一方側に向けて強度が単調減少する第２強度分布とを形成し、第１強度分布を形成した際の光検出器での検出結果および第２強度分布を形成した際の光検出器での検出結果に基づいて対象物体の位置を検出する。
【０００５】
しかしながら、特許文献１、２に記載の発明のように共通の導光板によって強度分布が逆方向に単調変化する強度分布を形成する構成では、導光板の設計上の問題や光源の指向性等の影響で、適正な強度分布を形成できないという問題点がある。
【０００６】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、導光板を用いた方式であっても、検出対象空間に強度が適正に単調変化する光強度分布を形成することができる光学式位置検出装置、およびかかる光学式位置検出装置を備えた位置検出機能付き機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、対象物体の位置を光学的に検出する光学式位置検出装置であって、検出光を出射する検出用光源と、該検出用光源から出射された検出光を光入射部で内部に取り込んで光出射部の一方側端部から他方側端部に向かって強度が単調増加する光として出射する第１導光部、および前記検出用光源から出射された検出光を光入射部で内部に取り込んで光出射部の一方側端部から他方側端部に向かって強度が単調減少する光として出射する第２導光部を異なる角度位置にもって回転する光源用回転体と、該光源用回転体からの前記検出光の出射側空間に位置する対象物体で反射した前記検出光を受光する光検出器と、該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、を有していることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る光学式位置検出装置は、異なる角度位置に第１導光部および第２導光部を備えた光源用回転体を有しており、第１導光部は一方側端部から他方側端部に向かって強度が単調増加する光を出射するのに対して、第２導光部は、第１導光部とは反対に、一方側端部から他方側端部に向かって強度が単調減少する光を出射する。従って、光源用回転体が回転して、所定の角度位置に第１導光部が到来したときの光検出器での受光結果、および所定の角度位置に第２導光部が到来したときの光検出器での受光結果を用いれば、対象物体の位置を検出することができる。ここで、第１導光部は一方側端部から他方側端部に向かって強度が単調増加する光を出射する機能を担い、第２導光部は、第１導光部とは反対に、一方側端部から他方側端部に向かって強度が単調減少する光を出射する機能を担う。従って、第１導光部および第２導光部は各々、単一の出射特性を有すればよいので、導光板を用いた方式において、強度が適正に単調変化する強度分布を形成することができる。それ故、本発明によれば、対象物体の位置を高い精度で検出することができる。
【０００９】
本発明において、前記検出用光源は、前記光源用回転体と一体に回転する第１検出用光源および第２検出用光源として設けられ、前記第１検出用光源は、前記第１導光部の光入射部に向けて前記検出光を出射し、前記第２検出用光源は、前記第２導光部の光入射部に向けて前記検出光を出射する構成を採用することができる。
【００１０】
この場合、前記第１検出用光源から出射された前記検出光は直接、前記第１導光部の光入射部に入射し、前記第２検出用光源から出射された前記検出光は直接、前記第２導光部の光入射部に入射する構成を採用することができる。
【００１１】
本発明においては、前記第１検出用光源から出射された前記検出光を前記第１導光部の光入射部に導く第１補助導光部と、前記第２検出用光源から出射された前記検出光を前記第２導光部の光入射部に導く第２補助導光部と、を備えている構成を採用することができる。
【００１２】
本発明では、前記検出用光源は固定であり、該検出用光源から出射された光は、前記光源用回転体の回転により、前記第１導光部の光入射部に入射する第１状態と、第２導光部の光入射部に入射する第２状態とに切り替わる構成を採用してもよい。
【００１３】
この場合、前記検出用光源から出射された前記検出光は、前記第１状態では前記第１導光部の光入射部に直接、入射し、前記第２状態では前記第２導光部の光入射部に直接、入射する構成を採用することができる。
【００１４】
また、前記検出用光源から出射された前記検出光を、前記第１状態では前記第１導光部の光入射部に導くとともに、前記第２状態では前記第２導光部の光入射部に導く補助導光部を備えている構成を採用してもよい。
【００１５】
また、前記検出用光源から出射された前記検出光を分配して前記第１導光部の光入射部および前記第２導光部の光入射部に導く補助導光部を備えている構成を採用してもよい。
【００１６】
本発明において、前記出射側空間を介さずに前記光検出器に参照光を入射させる参照用光源を有し、前記位置検出部は、前記光検出器での受光強度が等しくなるように前記検出用光源および前記参照用光源を駆動した結果に基づいて前記対象物体の位置を検出する構成を採用してもよい。
【００１７】
本発明に係る光学式位置検出装置は、位置検出機能付き機器に用いることができる。かかる位置検出機能付き機器としては、直視型あるいは投射型の位置検出機能付き表示装置、情報が視認されるスクリーンを備えた位置検出機能付きスクリーン装置、位置検出機能付きショーウインドウ、位置検出機能付きアミューズメント機器等を挙げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置の全体構成を模式的に示す説明図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置の導光部等のレイアウト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において光源用回転体を回転させながら、検出用光源を順次点灯させて光強度分布を形成する様子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の原理を模式的に示す説明図である。
【図５】本発明の実施の形態１の変形例に係る光学式位置検出装置の要部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要部を模式的に示す説明図である。
【図７】本発明の実施の形態２の変形例に係る光学式位置検出装置の要部を模式的に示す説明図である。
【図８】本発明の実施の形態３に係る光学式位置検出装置の要部を模式的に示す説明図である。
【図９】本発明の実施の形態４に係る光学式位置検出装置の要部を示す説明図である。
【図１０】本発明を適用した位置検出機能付きスクリーン装置（位置検出機能付き機器）の説明図である。
【図１１】本発明を適用した位置検出機能付き投射型表示装置（位置検出機能付き機器）の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、添付図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明においては、互いに交差する軸をＸ軸およびＹ軸とし、Ｘ軸およびＹ軸に交差する軸をＺ軸とする。また、以下に参照する図面では、説明の便宜上、Ｘ軸方向（第１方向）を横方向とし、Ｙ軸方向（第２方向）を縦方向とし、Ｚ軸方向（第３方向）を検出光の出射側空間において検出光が進行する方向として表してある。また、以下に参照する図面では、Ｘ軸方向の一方側をＸ１側とし、他方側をＸ２側とし、Ｙ軸方向の一方側をＹ１側とし、他方側をＹ２側として示してある。また、以下の説明で参照する図においては、各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならしめてある。
【００２０】
［実施の形態１／光源回転］
（光学式位置検出装置の全体構成）
図１は、本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置の全体構成を模式的に示す説明図である。図２は、本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置の導光部等のレイアウトを示す説明図であり、図２（ａ）、（ｂ）は、導光板のレイアウトを示す平面図、および側面図である。
【００２１】
図１および図２（ａ）、（ｂ）に示すように、本形態の光学式位置検出装置１０は、検出光Ｌ２を出射する複数の検出用光源１２と、検出用光源１２から出射された検出光Ｌ２を内部に取り込んで出射する光源用回転体１３と、光源用回転体１３からの検出光Ｌ２の出射側空間（検出対象空間１０Ｒ）内において対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ３の一部を検出する光検出器３０とを備えている。
【００２２】
光源用回転体１３は、モーター等を利用したアクチュエーター６０に連結されており、Ｚ軸方向に延在する中心軸線Ｌを介して軸線周りに間欠的に回転可能である。また、光源用回転体１３は、周方向に複数の導光部（第１導光部１３Ａ、１３Ｃ、および第２導光部１３Ｂ、１３Ｄ）を備えており、第１導光部１３Ａ、１３Ｃと第２導光部１３Ｂ、１３Ｄとは周方向において交互に設けられている。第１導光部１３Ａ、１３Ｃ、および第２導光部１３Ｂ、１３Ｄは各々、透光性の板状部材であり、径方向の一方側端部（中心軸線Ｌに近い側の端部）に、検出用光源１２から出射された検出光Ｌ２を内部に取り込む光入射部１３１を備えている。また、第１導光部１３Ａ、１３Ｃ、および第２導光部１３Ｂ、１３Ｄの光入射部１３１には、検出用光源１２として、第１検出用光源１２Ａ、１２Ｃおよび第２検出用光源１２Ｂ、１２Ｄが配置されており、本形態において、第１検出用光源１２Ａ、１２Ｃおよび第２検出用光源１２Ｂ、１２Ｄは、第１導光部１３Ａ、１３Ｃ、および第２導光部１３Ｂ、１３Ｄと一体に回転可能である。かかる検出用光源１２はいずれも、ＬＥＤ（発光ダイオード）等により構成され、赤外光からなる検出光Ｌ２を発散光として放出する。すなわち、検出光Ｌ２は、指等の対象物体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ことから、人体の表面での反射率の高い赤外域にピークを備えている。例えば、検出光Ｌ２は、可視光領域に近い近赤外線、例えば波長８５０ｎｍ付近にピークを有する光である。
【００２３】
光源用回転体１３において、第１導光部１３Ａ、１３Ｃ、および第２導光部１３Ｂ、１３Ｄは各々、光入射部１３１に連接して検出対象空間１０Ｒに向く光出射部１３０を備えており、光入射部１３１から取り込んだ検出光Ｌ２を光出射部１３０から検出対象空間１０Ｒに出射可能である。
【００２４】
かかる第１導光部１３Ａ、１３Ｃ、および第２導光部１３Ｂ、１３Ｄのうち、第１導光部１３Ａ、１３Ｃは、検出光Ｌ２を径方向の一方側端部から径方向の他方側端部（中心軸線Ｌから遠い側の端部１３２）に向かって強度が単調増加する検出光Ｌ２ａとして出射する。本形態において、第１導光部１３Ａ、１３Ｃは、検出光Ｌ２を径方向の一方側端部から径方向の他方側端部に向かって強度が直線的に単調増加する検出光Ｌ２ａとして出射する。かかる検出光Ｌ２ａの第１光強度分布Ｌ２Ｘａは、図１に一点鎖線として示してある。
【００２５】
これに対して、第２導光部１３Ｂ、１３Ｄは、検出光Ｌ２を径方向の一方側端部から径方向の他方側端部に向かって強度が単調減少する光Ｌ２ｂとして出射する。本形態において、第２導光部１３Ｂ、１３Ｄは、検出光Ｌ２を径方向の一方側端部から径方向の他方側端部に向かって強度が直線的に単調減少する光Ｌ２ｂとして出射する。かかる検出光Ｌ２ｂの第２光強度分布Ｌ２Ｘｂは、図１に一点鎖線として示してある。
【００２６】
第１導光部１３Ａ、１３Ｃ、および第２導光部１３Ｂ、１３Ｄに対して上記の特性を付与するにあたって、第１導光部１３Ａ、１３Ｃ、および第２導光部１３Ｂ、１３Ｄの光出射部１３０あるいは背面側には、表面凹凸構造、プリズム構造、散乱層（図示せず）等が設けられており、第１導光部１３Ａ、１３Ｃ、および第２導光部１３Ｂ、１３Ｄに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部１３０より出射される。また、第１導光部１３Ａ、１３Ｃ、および第２導光部１３Ｂ、１３Ｄの光出射部１３０には、必要に応じて、検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂの均―化を図るために、プリズムシートや光散乱板等の光学シートが配置される場合もある。
【００２７】
光検出器３０は、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からなり、検出対象空間１０Ｒに受光部を向けた状態で固定されている。
【００２８】
さらに、本形態の光学式位置検出装置１０は、検出対象空間１０Ｒを経由せずに光検出器３０に参照光Ｌｒを入射させる参照用光源１２Ｒを備えており、かかる参照用光源１２Ｒは、検出用光源１２と同様、可視光領域に近い近赤外線、例えば波長８５０ｎｍ付近にピークを有する光を発散光として出射するＬＥＤである。かかる参照用光源１２Ｒは、光検出器３０と同様、固定された状態にある。かかる参照用光源１２Ｒから出射される参照光Ｌｒは、第１検出用光源１２Ａ、１２Ｃおよび第２検出用光源１２Ｂ、１２Ｄや、光検出器３０の初期条件を設定する際の基準とすることができる。また、後述する方法で対象物体Ｏｂの位置を検出する際、光検出器３０での参照光Ｌｒの検出強度と、対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ３の光検出器３０での検出強度とを比較した結果等を利用することができる。
【００２９】
かかる構成の光学式位置検出装置１０には、検出用光源１２（第１検出用光源１２Ａ、１２Ｃおよび第２検出用光源１２Ｂ、１２Ｄ）や参照用光源１２Ｒを駆動する光源駆動部１４と、光検出器３０から検出結果が出力される制御部５０とを有しており、光源駆動部１４と制御部５０とは、例えば、共通の半導体集積回路に構成されている。制御部５０は、光検出器３０での検出結果に信号処理を行う信号処理部５５と、アクチュエーター６０を駆動して光源用回転体１３の回転制御を行う回転制御部５７と、光検出器３０での検出結果および光源用回転体１３の回転位置に基づいて対象物体Ｏｂの位置を検出する位置検出部５６とを備えている。
【００３０】
（光強度分布の説明）
図３は、本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置１０において光源用回転体１３を回転させながら、検出用光源１２を順次点灯させて光強度分布を形成する様子を示す説明図であり、図３（ａ）、（ｂ）は、第１期間における光源用回転体１３の角度位置を示す説明図、および第２期間における光源用回転体１３の角度位置を示す説明図である。
【００３１】
図１および図２を参照して説明した光学式位置検出装置１０では、光源用回転体１３が中心軸線Ｌ周りに間欠的に回転するとともに、かかる回転に同期して、検出用光源１２が順次点灯する。より具体的には、図３（ａ）に示すように、光源用回転体１３が中心軸線Ｌ周りに回転して、第１導光部１３Ａが検出対象空間１０Ｒに重なる位置に到来すると、光源用回転体１３の回転が所定の期間、停止する。このような第１期間中、第１検出用光源１２Ａが点灯する。その結果、第１期間中、第１導光部１３Ａから検出対象空間１０Ｒに検出光Ｌ２ａが出射されるので、検出対象空間１０Ｒには、径方向の一方側端部から径方向の他方側端部に向かって強度が直線的に単調増加する第１光強度分布Ｌ２Ｘａが形成される。その間、複数の検出用光源１２のうち、第１検出用光源１２Ａ以外の検出用光源１２は消灯状態にある。なお、光源用回転体１３が中心軸線Ｌ周りに回転して、第１導光部１３Ｃが検出対象空間１０Ｒに重なる位置に到来するととともに、第１検出用光源１２Ｃが点灯し、他の検出用光源１２が消灯状態にあるときも、検出対象空間１０Ｒに第１光強度分布Ｌ２Ｘａが形成される第１期間である。
【００３２】
次に、図３（ｂ）に示すように、光源用回転体１３が中心軸線Ｌ周りに回転して、第２導光部１３Ｂが検出対象空間１０Ｒに重なる位置に到来すると、光源用回転体１３の回転が所定の期間、停止する。このような第２期間中、第２検出用光源１２Ｂが点灯する。その結果、第２期間中、第２導光部１３Ｂから検出対象空間１０Ｒに検出光Ｌ２ｂが出射されるので、検出対象空間１０Ｒには、径方向の一方側端部から径方向の他方側端部に向かって強度が直線的に単調減少する第２光強度分布Ｌ２Ｘｂが形成される。その間、複数の検出用光源１２のうち、第２検出用光源１２Ｂ以外の検出用光源１２は消灯状態にある。なお、光源用回転体１３が中心軸線Ｌ周りに回転して、第２導光部１３Ｄが検出対象空間１０Ｒに重なる位置に到来するととともに、第２検出用光源１２Ｄが点灯し、他の検出用光源１２が消灯状態にあるときも、検出対象空間１０Ｒに第２光強度分布Ｌ２Ｘｂが形成される第２期間である。従って、以下に説明するように、第１期間および第２期間において、光検出器３０での検出結果を利用すれば、位置検出部５６は、検出対象空間１０Ｒ内の対象物体Ｏｂの位置を検出することができる。
【００３３】
（位置検出の基本原理）
本形態の光学式位置検出装置１０においては、検出対象空間１０Ｒに検出光Ｌ２の光強度分布（第１光強度分布Ｌ２Ｘａ、第２光強度分布Ｌ２Ｘｂ）を形成するとともに、対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ３を光検出器３０で検出し、かかる光検出器３０での検出結果に基づいて、位置検出部５６は、検出対象空間１０Ｒ内の対象物体Ｏｂの位置を検出する。そこで、図４を参照して位置検出の原理を説明する。なお、光検出器３０での検出結果に基づいて対象物体Ｏｂの検出対象空間１０Ｒ内の位置情報を取得するにあたって、例えば、位置検出部５６として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、論理回路等のハードウェアを用いた構成を採用することもできる。
【００３４】
図４は、本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置１０の原理を模式的に示す説明図であり、図４（ａ）、（ｂ）は、対象物体Ｏｂで反射した検出光の強度を示す説明図、および対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ３の強度が等しくなるように検出光Ｌ２の光強度分布を調整する様子を示す説明図である。
【００３５】
本形態の光学式位置検出装置１０においては、図３（ａ）、（ｂ）を参照して説明した第１光強度分布Ｌ２ＸａおよびＸ第２光強度分布Ｌ２Ｘｂを利用して対象物体Ｏｂの位置（Ｘ軸座標）を検出する。より具体的には、図３（ａ）に示す第１期間において第１光強度分布Ｌ２Ｘａを形成した状態における光検出器３０での検出強度と、図３（ｂ）に示す第２期間において第２光強度分布Ｌ２Ｘｂを形成した状態における光検出器３０での検出強度との比較を行い、図４を参照して以下に説明する方法等により、対象物体Ｏｂの位置を検出する。
【００３６】
まず、図３（ａ）および図４（ａ）に示すように、第１期間および第２期間において第１光強度分布Ｌ２Ｘａおよび第２光強度分布Ｌ２Ｘｂを絶対値が等しく、かつ、Ｘ軸方向で逆向きになるように形成する。この状態で、第１期間における光検出器３０での検出値ＬＸａと、第２期間における光検出器３０での検出値ＬＸｂとが等しければ、対象物体ＯｂがＸ軸方向の中央に位置することが分る。
【００３７】
これに対して、第１期間における光検出器３０での検出値ＬＸａと、第２期間における光検出器３０での検出値ＬＸｂとが相違している場合、検出値ＬＸａ、ＬＸｂが等しくなるように、検出用光源１２に対する制御量（駆動電流）を調整して、図４（ｂ）に示すように、再度、第１期間において第１光強度分布Ｌ２Ｘａを形成し、第２期間において第２光強度分布Ｌ２Ｘｂを形成する。そして、第１期間における光検出器３０での検出値ＬＸａと、第２期間における光検出器３０での検出値ＬＸｂとを等しくする。かかる差動を行った際の第１検出用光源１２Ａ、１２Ｃに対する制御量（電流値）と、第２検出用光源１２Ｂ、１２Ｄに対する制御量（電流値）との比あるいは差等により、対象物体ＯｂのＸ座標を検出することができる。また、第１期間での第１検出用光源１２Ａ、１２Ｃに対する制御量の調整量ΔＬＸａと、第２期間での第２検出用光源１２Ｂ、１２Ｄに対する制御量の調整量ΔＬＸｂとの比あるいは差等により、対象物体ＯｂのＸ座標を検出してもよい。かかる方法によれば、検出光Ｌ２以外の環境光、例えば、外光に含まれる赤外成分が光検出器３０に入射した場合でも、検出値ＬＸａ、ＬＸｂが等しくなるように検出用光源１２に対する制御量の調整を行なう際、環境光に含まれる赤外成分の強度が相殺されるので、環境光に含まれる赤外成分が検出精度に影響を及ぼすことがない。なお、説明の便宜上、第１期間における光検出器３０での検出値ＬＸａと、第２期間における光検出器３０での検出値ＬＸｂとを直接比較するとしたが、光検出器３０での参照光Ｌｒの検出強度と、対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ３の光検出器３０での検出強度とを比較した結果を利用すれば、環境光の影響等を排除することができる。
【００３８】
（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では、異なる角度位置に第１導光部１３Ａ、１３Ｃおよび第２導光部１３Ｂ、１３Ｄを備えた光源用回転体１３を有しており、第１導光部１３Ａ、１３Ｃは一方側端部から他方側端部に向かって強度が単調増加する光を出射するのに対して、第２導光部１３Ｂ、１３Ｄは、第１導光部１３Ａ、１３Ｃとは反対に、一方側端部から他方側端部に向かって強度が単調減少する光を出射する。従って、光源用回転体１３の回転により、所定の角度位置に第１導光部１３Ａ、１３Ｃが到来したときの光検出器３０での受光結果、および所定の角度位置に第２導光部１３Ｂ、１３Ｄが到来したときの光検出器３０での受光結果を用いれば、対象物体Ｏｂの位置を検出することができる。ここで、第１導光部１３Ａ、１３Ｃは一方側端部から他方側端部に向かって強度が単調増加する光を出射する機能を担い、第２導光部１３Ｂ、１３Ｄは、第１導光部１３Ａ、１３Ｃとは反対に、一方側端部から他方側端部に向かって強度が単調減少する光を出射する機能を担う。従って、第１導光部１３Ａ、１３Ｃおよび第２導光部１３Ｂ、１３Ｄは各々、単一の出射特性を有すればよいので、導光板を用いた方式において、強度が適正に単調変化する強度分布を形成することができる。それ故、本形態によれば、対象物体Ｏｂの位置を高い精度で検出することができる。
【００３９】
［実施の形態１の変形例／光源回転＋補助導光部］
図５は、本発明の実施の形態１の変形例に係る光学式位置検出装置１０の要部を模式的に示す説明図であり、図５（ａ）、（ｂ）は、第１期間における光源用回転体１３の角度位置を示す説明図、および第２期間における光源用回転体１３の角度位置を示す説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
【００４０】
図５に示すように、本形態の光学式位置検出装置１０も、実施の形態１と同様、検出光Ｌ２を出射する複数の検出用光源１２と、検出用光源１２から出射された検出光Ｌ２を内部に取り込んで出射する光源用回転体１３と、光源用回転体１３からの検出光Ｌ２の出射側空間（検出対象空間１０Ｒ）内において対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ３の一部を検出する光検出器３０とを備えており、光源用回転体１３は、軸線Ｌ０周りに回転可能である。なお、光検出器３０および参照用光源１２Ｒは固定された状態にある。
【００４１】
また、本形態でも実施の形態１と同様、光源用回転体１３は、周方向に複数の導光部（第１導光部１３Ａ、１３Ｃ、および第２導光部１３Ｂ、１３Ｄ）を備えており、第１導光部１３Ａ、１３Ｃと第２導光部１３Ｂ、１３Ｄとは周方向において交互に設けられている。また、第１導光部１３Ａ、１３Ｃ、および第２導光部１３Ｂ、１３Ｄは各々、透光性の板状部材であり、径方向の一方側端部（中心軸線Ｌに近い側の端部）に、検出用光源１２から出射された検出光Ｌ２を内部に取り込む光入射部１３１を備えている。
【００４２】
ここで、第１導光部１３Ａ、１３Ｃ、および第２導光部１３Ｂ、１３Ｄは各々、検出対象空間１０Ｒが位置する側とは反対側に光入射部１３１を備えており、かかる光入射部１３１に対しては、第１導光部１３Ａ、１３Ｃ、および第２導光部１３Ｂ、１３Ｄと一体に回転する補助導光部１３３Ａ、１３３Ｂ、１３３Ｃ、１３３Ｄが設けられている。
【００４３】
また、補助導光部１３３Ａ、１３３Ｂ、１３３Ｃ、１３３Ｄの端部には検出用光源１２が設けられている。従って、第１検出用光源１２Ａ、１２Ｃから出射された検出光Ｌ２は、補助導光部１３３Ａ、１３３Ｃを介して第１導光部１３Ａ、１３Ｃに入射し、第１導光部１３Ａ、１３Ｃの光出射部１３０から出射される。また、第２検出用光源１２Ｂ、１２Ｄから出射された検出光Ｌ２は、補助導光部１３３Ｂ、１３３Ｄを介して第２導光部１３Ｂ、１３Ｄに入射し、第２導光部１３Ｂ、１３Ｄの光出射部１３０から出射される。
【００４４】
ここで、第１検出用光源１２Ａ、１２Ｃおよび第２検出用光源１２Ｂ、１２Ｄは、補助導光部１３３Ａ、１３３Ｂ、１３３Ｃ、１３３Ｄと同様、第１導光部１３Ａ、１３Ｃ、および第２導光部１３Ｂ、１３Ｄと一体に回転可能である。
【００４５】
従って、図５（ａ）に示すように、光源用回転体１３が中心軸線Ｌ周りに回転して、第１導光部１３Ａが検出対象空間１０Ｒに重なる位置に到来した第１期間中、第１検出用光源１２Ａが点灯し、第１導光部１３Ａから検出対象空間１０Ｒに検出光Ｌ２ａが出射されるので、検出対象空間１０Ｒには、径方向の一方側端部から径方向の他方側端部に向かって強度が直線的に単調増加する第１光強度分布Ｌ２Ｘａが形成される。なお、第１導光部１３Ｃが検出対象空間１０Ｒに重なる位置に到来した第１期間中も同様である。
【００４６】
また、図５（ｂ）に示すように、光源用回転体１３が中心軸線Ｌ周りに回転して、第２導光部１３Ｂが検出対象空間１０Ｒに重なる位置に到来した第２期間中、第２検出用光源１２Ｂが点灯し、第２導光部１３Ｂから検出対象空間１０Ｒに検出光Ｌ２ｂが出射されるので、検出対象空間１０Ｒには、径方向の一方側端部から径方向の他方側端部に向かって強度が直線的に単調減少する第２光強度分布Ｌ２Ｘｂが形成される。なお、第２導光部１３Ｄが検出対象空間１０Ｒに重なる位置に到来した第２期間中も同様である。
【００４７】
このため、本形態によれば、実施の形態１と同様、光検出器３０での受光結果を用いれば、対象物体Ｏｂの位置を検出することができる。また、第１導光部１３Ａ、１３Ｃは一方側端部から他方側端部に向かって強度が単調増加する光を出射する機能を担い、第２導光部１３Ｂ、１３Ｄは、第１導光部１３Ａ、１３Ｃとは反対に、一方側端部から他方側端部に向かって強度が単調減少する光を出射する機能を担う。従って、第１導光部１３Ａ、１３Ｃおよび第２導光部１３Ｂ、１３Ｄは各々、単一の出射特性を有すればよいので、導光板を用いた方式において、強度が適正に単調変化する強度分布を形成することができる等、実施の形態１と同様な効果を奏する。
【００４８】
また、本形態では、補助導光部１３３Ａ、１３３Ｂ、１３３Ｃ、１３３Ｄを用いたため、中心軸線Ｌ付近に検出用光源１２を配置しなくてもよい等、各構成部品のレイアウトが容易である。
【００４９】
［実施の形態２／光源固定］
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の要部を模式的に示す説明図であり、図６（ａ）、（ｂ）は、第１期間における光源用回転体１３の角度位置を示す説明図、および第２期間における光源用回転体１３の角度位置を示す説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
【００５０】
図６に示すように、本形態の光学式位置検出装置１０も、実施の形態１と同様、検出光Ｌ２を出射する検出用光源１２と、検出用光源１２から出射された検出光Ｌ２を内部に取り込んで出射する光源用回転体１３と、光源用回転体１３からの検出光Ｌ２の出射側空間（検出対象空間１０Ｒ）内において対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ３の一部を検出する光検出器３０とを備えており、光源用回転体１３は、軸線Ｌ０周りに回転可能である。なお、光検出器３０および参照用光源１２Ｒは固定された状態にある。
【００５１】
また、本形態でも実施の形態１と同様、光源用回転体１３は、周方向に複数の導光部（第１導光部１３Ａ、１３Ｃ、および第２導光部１３Ｂ、１３Ｄ）を備えており、第１導光部１３Ａ、１３Ｃと第２導光部１３Ｂ、１３Ｄとは周方向において交互に設けられている。また、第１導光部１３Ａ、１３Ｃ、および第２導光部１３Ｂ、１３Ｄは各々、透光性の板状部材であり、径方向の一方側端部（中心軸線Ｌに近い側の端部）に、検出用光源１２から出射された検出光Ｌ２を内部に取り込む光入射部１３１を備えている。
【００５２】
本形態では、検出対象空間１０Ｒが設定されている一箇所に検出用光源１２が固定された状態で配置されている。このため、本形態では、検出用光源１２から出射された検出光Ｌ２を、第１導光部１３Ａ、１３Ｃの光入射部１３１に導く第１状態と、第２導光部１３Ｂ、１３Ｄの光入射部１３１に導く第２状態とに切り替えることになる。より具体的には、図６（ａ）に示すように、光源用回転体１３が中心軸線Ｌ周りに回転して、第１導光部１３Ａが検出対象空間１０Ｒに重なる位置に到来した第１期間中、検出用光源１２と第１導光部１３Ａの光入射部１３１とが対向する。従って、第１導光部１３Ａから検出対象空間１０Ｒに検出光Ｌ２ａが出射されるので、検出対象空間１０Ｒには、径方向の一方側端部から径方向の他方側端部に向かって強度が直線的に単調増加する第１光強度分布Ｌ２Ｘａが形成される。なお、第１導光部１３Ｃが検出対象空間１０Ｒに重なる位置に到来した第１期間中も同様である。
【００５３】
また、図６（ｂ）に示すように、光源用回転体１３が中心軸線Ｌ周りに回転して、第２導光部１３Ｂが検出対象空間１０Ｒに重なる位置に到来した第２期間中、検出用光源１２と第２導光部１３Ｂの光入射部１３１とが対向する。従って、第２導光部１３Ｂから検出対象空間１０Ｒに検出光Ｌ２ｂが出射されるので、検出対象空間１０Ｒには、径方向の一方側端部から径方向の他方側端部に向かって強度が直線的に単調減少する第２光強度分布Ｌ２Ｘｂが形成される。なお、第２導光部１３Ｄが検出対象空間１０Ｒに重なる位置に到来した第２期間中も同様である。
【００５４】
このように構成した光学式位置検出装置１０でも、実施の形態１と同様、光検出器３０での受光結果を用いれば、対象物体Ｏｂの位置を検出することができる。また、第１導光部１３Ａ、１３Ｃは一方側端部から他方側端部に向かって強度が単調増加する光を出射する機能を担い、第２導光部１３Ｂ、１３Ｄは、第１導光部１３Ａ、１３Ｃとは反対に、一方側端部から他方側端部に向かって強度が単調減少する光を出射する機能を担う。従って、第１導光部１３Ａ、１３Ｃおよび第２導光部１３Ｂ、１３Ｄは各々、単一の出射特性を有すればよいので、導光板を用いた方式において、強度が適正に単調変化する強度分布を形成することができる等、実施の形態１と同様な効果を奏する。
【００５５】
また、本形態では、検出用光源１２が一箇所に固定された状態で配置されているため、検出用光源１２に対する給電が容易である等の効果を奏する。
【００５６】
［実施の形態２の変形例／光源固定＋補助導光部］
図７は、本発明の実施の形態２の変形例に係る光学式位置検出装置１０の要部を模式的に示す説明図であり、図７（ａ）、（ｂ）は、第１期間における光源用回転体１３の角度位置を示す説明図、および第２期間における光源用回転体１３の角度位置を示す説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
【００５７】
図７に示すように、本形態の光学式位置検出装置１０も、実施の形態１と同様、検出光Ｌ２を出射する検出用光源１２と、検出用光源１２から出射された検出光Ｌ２を内部に取り込んで出射する光源用回転体１３と、光源用回転体１３からの検出光Ｌ２の出射側空間（検出対象空間１０Ｒ）内において対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ３の一部を検出する光検出器３０とを備えており、光源用回転体１３は、軸線Ｌ０周りに回転可能である。なお、光検出器３０および参照用光源１２Ｒは固定された状態にある。
【００５８】
また、本形態でも実施の形態１と同様、光源用回転体１３は、周方向に複数の導光部（第１導光部１３Ａ、１３Ｃ、および第２導光部１３Ｂ、１３Ｄ）を備えており、第１導光部１３Ａ、１３Ｃと第２導光部１３Ｂ、１３Ｄとは周方向において交互に設けられている。また、第１導光部１３Ａ、１３Ｃ、および第２導光部１３Ｂ、１３Ｄは各々、透光性の板状部材であり、径方向の一方側端部（中心軸線Ｌに近い側の端部）に、検出用光源１２から出射された検出光Ｌ２を内部に取り込む光入射部１３１を備えている。
【００５９】
ここで、第１導光部１３Ａ、１３Ｃ、および第２導光部１３Ｂ、１３Ｄは各々、検出対象空間１０Ｒが位置する側とは反対側に光入射部１３１を備えている。また、本形態では、検出対象空間１０Ｒが設定されている一箇所に補助導光部１３３が固定された状態で配置され、かかる補助導光部１３３の端部には検出用光源１２が固定された状態で配置されている。
【００６０】
このため、本形態では、図７（ａ）に示すように、光源用回転体１３が中心軸線Ｌ周りに回転して、第１導光部１３Ａが検出対象空間１０Ｒに重なる位置に到来した第１期間中、補助導光部１３３と第１導光部１３Ａの光入射部１３１とが対向し、検出用光源１２から出射された検出光Ｌ２は、補助導光部１３３を介して第１導光部１３Ａに入射する。従って、第１導光部１３Ａから検出対象空間１０Ｒに検出光Ｌ２ａが出射されるので、検出対象空間１０Ｒには、径方向の一方側端部から径方向の他方側端部に向かって強度が直線的に単調増加する第１光強度分布Ｌ２Ｘａが形成される。なお、第１導光部１３Ｃが検出対象空間１０Ｒに重なる位置に到来した第１期間中も同様である。
【００６１】
また、図７（ｂ）に示すように、光源用回転体１３が中心軸線Ｌ周りに回転して、第２導光部１３Ｂが検出対象空間１０Ｒに重なる位置に到来した第２期間中、補助導光部１３３と第２導光部１３Ｂの光入射部１３１とが対向し、検出用光源１２から出射された検出光Ｌ２は、補助導光部１３３を介して第２導光部１３Ｂに入射する。従って、第２導光部１３Ｂから検出対象空間１０Ｒに検出光Ｌ２ｂが出射されるので、検出対象空間１０Ｒには、径方向の一方側端部から径方向の他方側端部に向かって強度が直線的に単調減少する第２光強度分布Ｌ２Ｘｂが形成される。なお、第２導光部１３Ｄが検出対象空間１０Ｒに重なる位置に到来した第２期間中も同様である。
【００６２】
このように構成した光学式位置検出装置１０でも、実施の形態１と同様、光検出器３０での受光結果を用いれば、対象物体Ｏｂの位置を検出することができる。また、第１導光部１３Ａ、１３Ｃは一方側端部から他方側端部に向かって強度が単調増加する光を出射する機能を担い、第２導光部１３Ｂ、１３Ｄは、第１導光部１３Ａ、１３Ｃとは反対に、一方側端部から他方側端部に向かって強度が単調減少する光を出射する機能を担う。従って、第１導光部１３Ａ、１３Ｃおよび第２導光部１３Ｂ、１３Ｄは各々、単一の出射特性を有すればよいので、導光板を用いた方式において、強度が適正に単調変化する強度分布を形成することができる等、実施の形態１と同様な効果を奏する。
【００６３】
また、本形態では、検出用光源１２が一箇所に固定された状態で配置されているため、検出用光源１２に対する給電が容易である等の効果を奏する。
【００６４】
また、本形態では、補助導光部１３３を用いたため、中心軸線Ｌ付近に検出用光源１２を配置しなくてもよい等、各構成部品のレイアウトが容易である。
【００６５】
［実施の形態３／補助導光部による分配］
図８は、本発明の実施の形態３に係る光学式位置検出装置１０の要部を模式的に示す説明図であり、図８（ａ）、（ｂ）は、第１期間における光源用回転体１３の角度位置を示す説明図、および第２期間における光源用回転体１３の角度位置を示す説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
【００６６】
図８に示すように、本形態の光学式位置検出装置１０も、実施の形態１と同様、検出光Ｌ２を出射する検出用光源１２と、検出用光源１２から出射された検出光Ｌ２を内部に取り込んで出射する光源用回転体１３と、光源用回転体１３からの検出光Ｌ２の出射側空間（検出対象空間１０Ｒ）内において対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ３の一部を検出する光検出器３０とを備えており、光源用回転体１３は、軸線Ｌ０周りに回転可能である。
【００６７】
また、本形態でも実施の形態１と同様、光源用回転体１３は、周方向に複数の導光部（第１導光部１３Ａ、１３Ｃ、および第２導光部１３Ｂ、１３Ｄ）を備えており、第１導光部１３Ａ、１３Ｃと第２導光部１３Ｂ、１３Ｄとは周方向において交互に設けられている。また、第１導光部１３Ａ、１３Ｃ、および第２導光部１３Ｂ、１３Ｄは各々、透光性の板状部材であり、径方向の一方側端部（中心軸線Ｌに近い側の端部）に、検出用光源１２から出射された検出光Ｌ２を内部に取り込む光入射部１３１を備えている。
【００６８】
本形態では、第１導光部１３Ａ、１３Ｃ、および第２導光部１３Ｂ、１３Ｄは各々、検出対象空間１０Ｒが位置する側とは反対側に光入射部１３１を備えている。また、本形態では、光源用回転体１３の中心軸線Ｌ上に補助導光部１３４が固定された状態で配置され、補助導光部１３４の端部には検出用光源１２が固定された状態で配置されている。なお、光検出器３０および参照用光源１２Ｒは、補助導光部１３４の凹部内に固定された状態で配置されている。
【００６９】
ここで、補助導光部１３４は、検出用光源１２から出射された検出光Ｌ２を分配して、第１導光部１３Ａ、１３Ｃおよび第２導光部１３Ｂ、１３Ｄの光入射部１３１に導く。このため、第１導光部１３Ａ、１３Ｃおよび第２導光部１３Ｂ、１３Ｄのいずれからも、常時、検出光Ｌ２が出射される。但し、第１導光部１３Ａ、１３Ｃおよび第２導光部１３Ｂ、１３Ｄのうち、検出対象空間１０Ｒと重なる位置に到来した導光部からのみ検出対象空間１０Ｒに検出光Ｌ２が出射され、他の導光部から出射された検出光Ｌ２は遮光部材等で遮られ、検出対象空間１０Ｒに出射されない。
【００７０】
このように構成した光学式位置検出装置１０では、図８（ａ）に示すように、光源用回転体１３が中心軸線Ｌ周りに回転して、第１導光部１３Ａが検出対象空間１０Ｒに重なる位置に到来した第１期間中、第１導光部１３Ａから検出対象空間１０Ｒに検出光Ｌ２ａが出射されるので、検出対象空間１０Ｒには、径方向の一方側端部から径方向の他方側端部に向かって強度が直線的に単調増加する第１光強度分布Ｌ２Ｘａが形成される。なお、第１導光部１３Ｃが検出対象空間１０Ｒに重なる位置に到来した第１期間中も同様である。
【００７１】
また、図８（ｂ）に示すように、光源用回転体１３が中心軸線Ｌ周りに回転して、第２導光部１３Ｂが検出対象空間１０Ｒに重なる位置に到来した第２期間中、第２導光部１３Ｂから検出対象空間１０Ｒに検出光Ｌ２ｂが出射されるので、検出対象空間１０Ｒには、径方向の一方側端部から径方向の他方側端部に向かって強度が直線的に単調減少する第２光強度分布Ｌ２Ｘｂが形成される。なお、第２導光部１３Ｄが検出対象空間１０Ｒに重なる位置に到来した第２期間中も同様である。
【００７２】
このように構成した光学式位置検出装置１０でも、実施の形態１と同様、光検出器３０での受光結果を用いれば、対象物体Ｏｂの位置を検出することができる。また、第１導光部１３Ａ、１３Ｃは一方側端部から他方側端部に向かって強度が単調増加する光を出射する機能を担い、第２導光部１３Ｂ、１３Ｄは、第１導光部１３Ａ、１３Ｃとは反対に、一方側端部から他方側端部に向かって強度が単調減少する光を出射する機能を担う。従って、第１導光部１３Ａ、１３Ｃおよび第２導光部１３Ｂ、１３Ｄは各々、単一の出射特性を有すればよいので、導光板を用いた方式において、強度が適正に単調変化する強度分布を形成することができる等、実施の形態１と同様な効果を奏する。
【００７３】
なお、本形態では、補助導光部１３４および検出用光源１２が固定された構成であったが、補助導光部１３４および検出用光源１２が光源用回転体１３と一体に回転する構成であってもよい。
【００７４】
［実施の形態４］
図９は、本発明の実施の形態４に係る光学式位置検出装置１０の要部を示す説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
【００７５】
上記実施の形態１〜３では、導光部（第１導光部１３Ａ、１３Ｃ、および第２導光部１３Ｂ、１３Ｄ）が直線状に延在する板状であったが、図９に示すように、導光部（第１導光部１３Ａ、１３Ｃ、および第２導光部１３Ｂ、１３Ｄ）が検出対象領域に向かって円弧状に突出している形状であってもよい。かかる構成によれば、導光部（第１導光部１３Ａ、１３Ｃ、および第２導光部１３Ｂ、１３Ｄ）からいずれの角度方向に対象物体Ｏｂが位置するかを検出することができる。
【００７６】
［その他の実施の形態］
上記実施の形態では、光源用回転体１３に２つの第１導光部１３Ａ、１３Ｃと、２つの第２導光部１３Ｂ、１３Ｄとを設けたが、第１導光部および第２導光部を１つずつ設けてもよい。
【００７７】
上記実施の形態では、光源用回転体１３の回転方向における一部のみを検出対象空間１０Ｒとして利用したが、光源用回転体１３の回転方向における複数個所を検出対象空間１０Ｒとして利用してもよい。また、光源用回転体１３の回転方向に形成した複数の検出対象空間１０Ｒを連続した検出対象空間１０Ｒとしてもよい。
【００７８】
上記実施の形態では、２つの第１導光部１３Ａ、１３Ｃ、および２つの第２導光部１３Ｂ、１３Ｄがいずれも径方向で強度が変化する光強度分布を形成したが、第１導光部１３Ａおよび第２導光部１３Ｂが径方向で強度が変化する光強度分布を形成し、第１導光部１３Ｃおよび第２導光部１３Ｄがいずれも周方向で強度が変化する光強度分布を形成してもよい。かかる構成によれば、２つの第１導光部１３Ａ、１３Ｃ、および２つの第２導光部１３Ｂ、１３Ｄがいずれも径方向で強度が変化する光強度分布を形成したが、第１導光部１３Ａおよび第２導光部１３Ｂが径方向で強度が変化する光強度分布を形成し、第１導光部１３Ｃおよび第２導光部１３Ｄがいずれも周方向で強度が変化する光強度分布を形成してもよい。かかる構成によれば、対象物体Ｏｂの径方向の位置および周方向の位置を検出することができる。
【００７９】
［位置検出機能付き機器の構成例］
図１０および図１１を参照して、本発明を適用した光学式位置検出装置１０を備えた位置検出機能付き表示装置を説明する。
【００８０】
（位置検出機能付き機器１の具体例１）
図１０は、本発明を適用した位置検出機能付きスクリーン装置（位置検出機能付き機器）の説明図であり、図１０（ａ）、（ｂ）は、位置検出機能付きスクリーン装置を斜め上からみた様子を模式的に示す説明図、および横方向からみた様子を模式的に示す説明図である。なお、本形態の位置検出機能付きスクリーン装置において、光学式位置検出装置１０の構成は、図１〜図９を参照して説明した構成と同様であるため、光学式位置検出装置１０の説明を省略する。
【００８１】
図１０（ａ）、（ｂ）に示す位置検出機能付きスクリーン装置８（位置検出機能付き機器１）は、液晶プロジェクターあるいはデジタル・マイクロミラー・デバイスと称せられる画像投射装置２５０（画像生成装置）から画像が投射されるスクリーン８０（視認面構成部材４０）と、図１〜図９を参照して説明した光学式位置検出装置１０とを備えており、画像投射装置２５０は、筐体２４０の前面部２４１に設けられた投射レンズ系２１０からスクリーン装置８に向けて画像表示光Ｐｉを拡大投射する。従って、位置検出機能付きスクリーン装置８では、スクリーン８０（視認面構成部材）において画像が投射されるスクリーン面８ａによって、情報が視認される視認面４１が構成されている。
【００８２】
かかる位置検出機能付きスクリーン装置８において、光学式位置検出装置１０は、例えば、スクリーン８０の裏面８ｂの側に設けられている。このため、光学式位置検出装置１０は、スクリーン８０においてスクリーン面８ａとは反対側からスクリーン面８ａ側に設定された検出対象空間１０Ｒに検出光Ｌ２を出射することになる。また、光学式位置検出装置１０に設けた受光部は、対象物体Ｏｂで反射してスクリーン８０を透過してきた検出光Ｌ３を検出することになる。従って、スクリーン８０として、検出光Ｌ２に対する透光性を備えているものが用いられている。より具体的には、スクリーン８０は、スクリーン面８ａ側に白い塗料が塗ってある布地や、エンボス加工された白いビニール素材からなるホワイトスクリーンからなり、赤外光からなる検出光Ｌ２に対して透光性を有している、スクリーン８０としては、光の反射率を高めるために高銀色としたシルバースクリーン、スクリーン面８ａ側を構成する布地表面に樹脂加工を行なって光の反射率を高めたパールスクリーン、スクリーン面８ａ側に細かいガラス粉末が塗布して光の反射率を高めたビーズスクリーンを用いることができ、このような場合も、スクリーン８０は、赤外光からなる検出光Ｌ２に対して透光性を備えている。なお、スクリーン８０は、表示される画像の品位を高めることを目的に、裏面８ｂに黒色の遮光層が形成される場合があり、このような場合、遮光層には、穴からなる透光部を複数形成しておく。
【００８３】
このように構成した位置検出機能付きスクリーン装置８において、検出対象空間１０Ｒは、スクリーン装置８に対する法線方向からみたとき四角形の領域であり、位置検出機能付きスクリーン装置８において画像投射装置２５０によって画像が投射される領域（画像表示領域２０Ｒ）と重なっている。このため、本形態の位置検出機能付きスクリーン装置８では、例えば、スクリーン８０に投射された画像の一部に指先等の対象物体Ｏｂを接近させれば、かかる対象物体Ｏｂの位置を画像の切り換え指示等といった入力情報として利用することができる。
【００８４】
なお、本形態では、位置検出機能付きスクリーン装置８として、画像投射装置２５０から画像が投射される投射型表示装置用のスクリーン装置を説明したが、電子黒板用のスクリーンに光学式位置検出装置１０を設けて電子黒板用の位置検出機能付きスクリーン装置を構成してもよい。
【００８５】
（位置検出機能付き機器１の具体例２）
図１１は、本発明を適用した位置検出機能付き投射型表示装置（位置検出機能付き機器）の説明図であり、図１１（ａ）、（ｂ）は、位置検出機能付き投射型表示装置を斜め上からみた様子を模式的に示す説明図、および横方向からみた様子を模式的に示す説明図である。なお、本形態の位置検出機能付き投射型表示装置において、光学式位置検出装置１０の構成は、図１〜図９を参照して説明した構成と同様であるため、光学式位置検出装置１０の説明を省略する。
【００８６】
図１１（ａ）、（ｂ）に示す位置検出機能付き投射型表示装置２００（位置検出機能付き機器１）は、液晶プロジェクターあるいはデジタル・マイクロミラー・デバイスと称せられる画像投射装置２５０（画像生成装置）と、図１〜図９を参照して説明した光学式位置検出装置１０とを備えている。画像投射装置２５０は、筐体２４０の前面部２４１に設けられた投射レンズ系２１０からスクリーン８０に向けて画像表示光Ｐｉを拡大投射する。かかる位置検出機能付き投射型表示装置２００では、スクリーン８０において画像が投射されるスクリーン面８ａによって、情報が視認される視認面４１が構成されている。
【００８７】
かかる位置検出機能付き投射型表示装置２００において、光学式位置検出装置１０は、スクリーン８０のスクリーン面８ａ（視認面４１）側に配置された画像投射装置２５０に搭載されている。このため、光学式位置検出装置１０は、画像投射装置２５０からスクリーン８０（視認面構成部材４０）の視認面４１に沿って検出光Ｌ２を出射する。また、光学式位置検出装置１０は、対象物体Ｏｂで反射してきた検出光Ｌ３を画像投射装置２５０において検出する。
【００８８】
このように構成した位置検出機能付き投射型表示装置２００において、検出対象空間１０Ｒは、スクリーン８０に対する法線方向からみたとき四角形の領域であり、スクリーン８０において画像投射装置２５０によって画像が投射される領域（画像表示領域２０Ｒ）と重なっている。このため、本形態の位置検出機能付き投射型表示装置２００では、例えば、スクリーン８０に投射された画像の一部に指先等の対象物体Ｏｂを接近させれば、かかる対象物体Ｏｂの位置を画像の切り換え指示等といった入力情報として利用することができる。
【符号の説明】
【００８９】
１・・位置検出機能付き機器、１０・・光学式位置検出装置、１０Ｒ・・検出対象空間（検出光の出射側空間）、１２・・検出用光源、１２Ａ、１２Ｃ・・第１検出用光源、１２Ｂ、１２Ｄ・・第２検出用光源、１２Ｒ・・参照用光源、１３・・光源用回転体、１３Ａ、１３Ｃ・・第１導光部、１３Ｂ、１３Ｄ・・第２導光部、３０・・光検出器、５６・・位置検出部、１３０・・光出射部、１３１・・光入射部、１３３、１３３Ａ〜１３３Ｄ、１３４・・補助導光部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物体の位置を光学的に検出する光学式位置検出装置、該光学式位置検出装置を備えた位置検出機能付き機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
対象物体を光学的に検出する光学式位置検出装置としては、例えば、複数の検出用光源の各々から導光板を介して対象物体に向けて検出光を出射し、対象物体で反射した検出光を光検出器で検出されるものが提案されている。このような構成の光学式位置検出装置では、光検出器での検出光の検出結果に基づいて対象物体の位置を検出する（例えば、特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１２７６７１号公報
【特許文献２】特開２００９−２９５３１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、この種の光学式位置検出装置においては、複数の検出用光源から出射された検出光を共通の導光板を介して出射することにより、一方側から他方側に向けて強度が単調増加する第１強度分布と、他方側から一方側に向けて強度が単調減少する第２強度分布とを形成し、第１強度分布を形成した際の光検出器での検出結果および第２強度分布を形成した際の光検出器での検出結果に基づいて対象物体の位置を検出する。
【０００５】
しかしながら、特許文献１、２に記載の発明のように共通の導光板によって強度分布が逆方向に単調変化する強度分布を形成する構成では、導光板の設計上の問題や光源の指向性等の影響で、適正な強度分布を形成できないという問題点がある。
【０００６】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、導光板を用いた方式であっても、検出対象空間に強度が適正に単調変化する光強度分布を形成することができる光学式位置検出装置、およびかかる光学式位置検出装置を備えた位置検出機能付き機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、対象物体の位置を光学的に検出する光学式位置検出装置であって、検出光を出射する検出用光源と、該検出用光源から出射された検出光を光入射部で内部に取り込んで光出射部の一方側端部から他方側端部に向かって強度が単調増加する光として出射する第１導光部、および前記検出用光源から出射された検出光を光入射部で内部に取り込んで光出射部の一方側端部から他方側端部に向かって強度が単調減少する光として出射する第２導光部を異なる角度位置にもって回転する光源用回転体と、該光源用回転体からの前記検出光の出射側空間に位置する対象物体で反射した前記検出光を受光する光検出器と、該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、を有していることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る光学式位置検出装置は、異なる角度位置に第１導光部および第２導光部を備えた光源用回転体を有しており、第１導光部は一方側端部から他方側端部に向かって強度が単調増加する光を出射するのに対して、第２導光部は、第１導光部とは反対に、一方側端部から他方側端部に向かって強度が単調減少する光を出射する。従って、光源用回転体が回転して、所定の角度位置に第１導光部が到来したときの光検出器での受光結果、および所定の角度位置に第２導光部が到来したときの光検出器での受光結果を用いれば、対象物体の位置を検出することができる。ここで、第１導光部は一方側端部から他方側端部に向かって強度が単調増加する光を出射する機能を担い、第２導光部は、第１導光部とは反対に、一方側端部から他方側端部に向かって強度が単調減少する光を出射する機能を担う。従って、第１導光部および第２導光部は各々、単一の出射特性を有すればよいので、導光板を用いた方式において、強度が適正に単調変化する強度分布を形成することができる。それ故、本発明によれば、対象物体の位置を高い精度で検出することができる。
【０００９】
本発明において、前記検出用光源は、前記光源用回転体と一体に回転する第１検出用光源および第２検出用光源として設けられ、前記第１検出用光源は、前記第１導光部の光入射部に向けて前記検出光を出射し、前記第２検出用光源は、前記第２導光部の光入射部に向けて前記検出光を出射する構成を採用することができる。
【００１０】
この場合、前記第１検出用光源から出射された前記検出光は直接、前記第１導光部の光入射部に入射し、前記第２検出用光源から出射された前記検出光は直接、前記第２導光部の光入射部に入射する構成を採用することができる。
【００１１】
本発明においては、前記第１検出用光源から出射された前記検出光を前記第１導光部の光入射部に導く第１補助導光部と、前記第２検出用光源から出射された前記検出光を前記第２導光部の光入射部に導く第２補助導光部と、を備えている構成を採用することができる。
【００１２】
本発明では、前記検出用光源は固定であり、該検出用光源から出射された光は、前記光源用回転体の回転により、前記第１導光部の光入射部に入射する第１状態と、第２導光部の光入射部に入射する第２状態とに切り替わる構成を採用してもよい。
【００１３】
この場合、前記検出用光源から出射された前記検出光は、前記第１状態では前記第１導光部の光入射部に直接、入射し、前記第２状態では前記第２導光部の光入射部に直接、入射する構成を採用することができる。
【００１４】
また、前記検出用光源から出射された前記検出光を、前記第１状態では前記第１導光部の光入射部に導くとともに、前記第２状態では前記第２導光部の光入射部に導く補助導光部を備えている構成を採用してもよい。
【００１５】
また、前記検出用光源から出射された前記検出光を分配して前記第１導光部の光入射部および前記第２導光部の光入射部に導く補助導光部を備えている構成を採用してもよい。
【００１６】
本発明において、前記出射側空間を介さずに前記光検出器に参照光を入射させる参照用光源を有し、前記位置検出部は、前記光検出器での受光強度が等しくなるように前記検出用光源および前記参照用光源を駆動した結果に基づいて前記対象物体の位置を検出する構成を採用してもよい。
【００１７】
本発明に係る光学式位置検出装置は、位置検出機能付き機器に用いることができる。かかる位置検出機能付き機器としては、直視型あるいは投射型の位置検出機能付き表示装置、情報が視認されるスクリーンを備えた位置検出機能付きスクリーン装置、位置検出機能付きショーウインドウ、位置検出機能付きアミューズメント機器等を挙げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置の全体構成を模式的に示す説明図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置の導光部等のレイアウト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において光源用回転体を回転させながら、検出用光源を順次点灯させて光強度分布を形成する様子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の原理を模式的に示す説明図である。
【図５】本発明の実施の形態１の変形例に係る光学式位置検出装置の要部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要部を模式的に示す説明図である。
【図７】本発明の実施の形態２の変形例に係る光学式位置検出装置の要部を模式的に示す説明図である。
【図８】本発明の実施の形態３に係る光学式位置検出装置の要部を模式的に示す説明図である。
【図９】本発明の実施の形態４に係る光学式位置検出装置の要部を示す説明図である。
【図１０】本発明を適用した位置検出機能付きスクリーン装置（位置検出機能付き機器）の説明図である。
【図１１】本発明を適用した位置検出機能付き投射型表示装置（位置検出機能付き機器）の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、添付図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明においては、互いに交差する軸をＸ軸およびＹ軸とし、Ｘ軸およびＹ軸に交差する軸をＺ軸とする。また、以下に参照する図面では、説明の便宜上、Ｘ軸方向（第１方向）を横方向とし、Ｙ軸方向（第２方向）を縦方向とし、Ｚ軸方向（第３方向）を検出光の出射側空間において検出光が進行する方向として表してある。また、以下に参照する図面では、Ｘ軸方向の一方側をＸ１側とし、他方側をＸ２側とし、Ｙ軸方向の一方側をＹ１側とし、他方側をＹ２側として示してある。また、以下の説明で参照する図においては、各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならしめてある。
【００２０】
［実施の形態１／光源回転］
（光学式位置検出装置の全体構成）
図１は、本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置の全体構成を模式的に示す説明図である。図２は、本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置の導光部等のレイアウトを示す説明図であり、図２（ａ）、（ｂ）は、導光板のレイアウトを示す平面図、および側面図である。
【００２１】
図１および図２（ａ）、（ｂ）に示すように、本形態の光学式位置検出装置１０は、検出光Ｌ２を出射する複数の検出用光源１２と、検出用光源１２から出射された検出光Ｌ２を内部に取り込んで出射する光源用回転体１３と、光源用回転体１３からの検出光Ｌ２の出射側空間（検出対象空間１０Ｒ）内において対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ３の一部を検出する光検出器３０とを備えている。
【００２２】
光源用回転体１３は、モーター等を利用したアクチュエーター６０に連結されており、Ｚ軸方向に延在する中心軸線Ｌを介して軸線周りに間欠的に回転可能である。また、光源用回転体１３は、周方向に複数の導光部（第１導光部１３Ａ、１３Ｃ、および第２導光部１３Ｂ、１３Ｄ）を備えており、第１導光部１３Ａ、１３Ｃと第２導光部１３Ｂ、１３Ｄとは周方向において交互に設けられている。第１導光部１３Ａ、１３Ｃ、および第２導光部１３Ｂ、１３Ｄは各々、透光性の板状部材であり、径方向の一方側端部（中心軸線Ｌに近い側の端部）に、検出用光源１２から出射された検出光Ｌ２を内部に取り込む光入射部１３１を備えている。また、第１導光部１３Ａ、１３Ｃ、および第２導光部１３Ｂ、１３Ｄの光入射部１３１には、検出用光源１２として、第１検出用光源１２Ａ、１２Ｃおよび第２検出用光源１２Ｂ、１２Ｄが配置されており、本形態において、第１検出用光源１２Ａ、１２Ｃおよび第２検出用光源１２Ｂ、１２Ｄは、第１導光部１３Ａ、１３Ｃ、および第２導光部１３Ｂ、１３Ｄと一体に回転可能である。かかる検出用光源１２はいずれも、ＬＥＤ（発光ダイオード）等により構成され、赤外光からなる検出光Ｌ２を発散光として放出する。すなわち、検出光Ｌ２は、指等の対象物体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ことから、人体の表面での反射率の高い赤外域にピークを備えている。例えば、検出光Ｌ２は、可視光領域に近い近赤外線、例えば波長８５０ｎｍ付近にピークを有する光である。
【００２３】
光源用回転体１３において、第１導光部１３Ａ、１３Ｃ、および第２導光部１３Ｂ、１３Ｄは各々、光入射部１３１に連接して検出対象空間１０Ｒに向く光出射部１３０を備えており、光入射部１３１から取り込んだ検出光Ｌ２を光出射部１３０から検出対象空間１０Ｒに出射可能である。
【００２４】
かかる第１導光部１３Ａ、１３Ｃ、および第２導光部１３Ｂ、１３Ｄのうち、第１導光部１３Ａ、１３Ｃは、検出光Ｌ２を径方向の一方側端部から径方向の他方側端部（中心軸線Ｌから遠い側の端部１３２）に向かって強度が単調増加する検出光Ｌ２ａとして出射する。本形態において、第１導光部１３Ａ、１３Ｃは、検出光Ｌ２を径方向の一方側端部から径方向の他方側端部に向かって強度が直線的に単調増加する検出光Ｌ２ａとして出射する。かかる検出光Ｌ２ａの第１光強度分布Ｌ２Ｘａは、図１に一点鎖線として示してある。
【００２５】
これに対して、第２導光部１３Ｂ、１３Ｄは、検出光Ｌ２を径方向の一方側端部から径方向の他方側端部に向かって強度が単調減少する光Ｌ２ｂとして出射する。本形態において、第２導光部１３Ｂ、１３Ｄは、検出光Ｌ２を径方向の一方側端部から径方向の他方側端部に向かって強度が直線的に単調減少する光Ｌ２ｂとして出射する。かかる検出光Ｌ２ｂの第２光強度分布Ｌ２Ｘｂは、図１に一点鎖線として示してある。
【００２６】
第１導光部１３Ａ、１３Ｃ、および第２導光部１３Ｂ、１３Ｄに対して上記の特性を付与するにあたって、第１導光部１３Ａ、１３Ｃ、および第２導光部１３Ｂ、１３Ｄの光出射部１３０あるいは背面側には、表面凹凸構造、プリズム構造、散乱層（図示せず）等が設けられており、第１導光部１３Ａ、１３Ｃ、および第２導光部１３Ｂ、１３Ｄに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部１３０より出射される。また、第１導光部１３Ａ、１３Ｃ、および第２導光部１３Ｂ、１３Ｄの光出射部１３０には、必要に応じて、検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂの均―化を図るために、プリズムシートや光散乱板等の光学シートが配置される場合もある。
【００２７】
光検出器３０は、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からなり、検出対象空間１０Ｒに受光部を向けた状態で固定されている。
【００２８】
さらに、本形態の光学式位置検出装置１０は、検出対象空間１０Ｒを経由せずに光検出器３０に参照光Ｌｒを入射させる参照用光源１２Ｒを備えており、かかる参照用光源１２Ｒは、検出用光源１２と同様、可視光領域に近い近赤外線、例えば波長８５０ｎｍ付近にピークを有する光を発散光として出射するＬＥＤである。かかる参照用光源１２Ｒは、光検出器３０と同様、固定された状態にある。かかる参照用光源１２Ｒから出射される参照光Ｌｒは、第１検出用光源１２Ａ、１２Ｃおよび第２検出用光源１２Ｂ、１２Ｄや、光検出器３０の初期条件を設定する際の基準とすることができる。また、後述する方法で対象物体Ｏｂの位置を検出する際、光検出器３０での参照光Ｌｒの検出強度と、対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ３の光検出器３０での検出強度とを比較した結果等を利用することができる。
【００２９】
かかる構成の光学式位置検出装置１０には、検出用光源１２（第１検出用光源１２Ａ、１２Ｃおよび第２検出用光源１２Ｂ、１２Ｄ）や参照用光源１２Ｒを駆動する光源駆動部１４と、光検出器３０から検出結果が出力される制御部５０とを有しており、光源駆動部１４と制御部５０とは、例えば、共通の半導体集積回路に構成されている。制御部５０は、光検出器３０での検出結果に信号処理を行う信号処理部５５と、アクチュエーター６０を駆動して光源用回転体１３の回転制御を行う回転制御部５７と、光検出器３０での検出結果および光源用回転体１３の回転位置に基づいて対象物体Ｏｂの位置を検出する位置検出部５６とを備えている。
【００３０】
（光強度分布の説明）
図３は、本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置１０において光源用回転体１３を回転させながら、検出用光源１２を順次点灯させて光強度分布を形成する様子を示す説明図であり、図３（ａ）、（ｂ）は、第１期間における光源用回転体１３の角度位置を示す説明図、および第２期間における光源用回転体１３の角度位置を示す説明図である。
【００３１】
図１および図２を参照して説明した光学式位置検出装置１０では、光源用回転体１３が中心軸線Ｌ周りに間欠的に回転するとともに、かかる回転に同期して、検出用光源１２が順次点灯する。より具体的には、図３（ａ）に示すように、光源用回転体１３が中心軸線Ｌ周りに回転して、第１導光部１３Ａが検出対象空間１０Ｒに重なる位置に到来すると、光源用回転体１３の回転が所定の期間、停止する。このような第１期間中、第１検出用光源１２Ａが点灯する。その結果、第１期間中、第１導光部１３Ａから検出対象空間１０Ｒに検出光Ｌ２ａが出射されるので、検出対象空間１０Ｒには、径方向の一方側端部から径方向の他方側端部に向かって強度が直線的に単調増加する第１光強度分布Ｌ２Ｘａが形成される。その間、複数の検出用光源１２のうち、第１検出用光源１２Ａ以外の検出用光源１２は消灯状態にある。なお、光源用回転体１３が中心軸線Ｌ周りに回転して、第１導光部１３Ｃが検出対象空間１０Ｒに重なる位置に到来するととともに、第１検出用光源１２Ｃが点灯し、他の検出用光源１２が消灯状態にあるときも、検出対象空間１０Ｒに第１光強度分布Ｌ２Ｘａが形成される第１期間である。
【００３２】
次に、図３（ｂ）に示すように、光源用回転体１３が中心軸線Ｌ周りに回転して、第２導光部１３Ｂが検出対象空間１０Ｒに重なる位置に到来すると、光源用回転体１３の回転が所定の期間、停止する。このような第２期間中、第２検出用光源１２Ｂが点灯する。その結果、第２期間中、第２導光部１３Ｂから検出対象空間１０Ｒに検出光Ｌ２ｂが出射されるので、検出対象空間１０Ｒには、径方向の一方側端部から径方向の他方側端部に向かって強度が直線的に単調減少する第２光強度分布Ｌ２Ｘｂが形成される。その間、複数の検出用光源１２のうち、第２検出用光源１２Ｂ以外の検出用光源１２は消灯状態にある。なお、光源用回転体１３が中心軸線Ｌ周りに回転して、第２導光部１３Ｄが検出対象空間１０Ｒに重なる位置に到来するととともに、第２検出用光源１２Ｄが点灯し、他の検出用光源１２が消灯状態にあるときも、検出対象空間１０Ｒに第２光強度分布Ｌ２Ｘｂが形成される第２期間である。従って、以下に説明するように、第１期間および第２期間において、光検出器３０での検出結果を利用すれば、位置検出部５６は、検出対象空間１０Ｒ内の対象物体Ｏｂの位置を検出することができる。
【００３３】
（位置検出の基本原理）
本形態の光学式位置検出装置１０においては、検出対象空間１０Ｒに検出光Ｌ２の光強度分布（第１光強度分布Ｌ２Ｘａ、第２光強度分布Ｌ２Ｘｂ）を形成するとともに、対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ３を光検出器３０で検出し、かかる光検出器３０での検出結果に基づいて、位置検出部５６は、検出対象空間１０Ｒ内の対象物体Ｏｂの位置を検出する。そこで、図４を参照して位置検出の原理を説明する。なお、光検出器３０での検出結果に基づいて対象物体Ｏｂの検出対象空間１０Ｒ内の位置情報を取得するにあたって、例えば、位置検出部５６として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、論理回路等のハードウェアを用いた構成を採用することもできる。
【００３４】
図４は、本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置１０の原理を模式的に示す説明図であり、図４（ａ）、（ｂ）は、対象物体Ｏｂで反射した検出光の強度を示す説明図、および対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ３の強度が等しくなるように検出光Ｌ２の光強度分布を調整する様子を示す説明図である。
【００３５】
本形態の光学式位置検出装置１０においては、図３（ａ）、（ｂ）を参照して説明した第１光強度分布Ｌ２ＸａおよびＸ第２光強度分布Ｌ２Ｘｂを利用して対象物体Ｏｂの位置（Ｘ軸座標）を検出する。より具体的には、図３（ａ）に示す第１期間において第１光強度分布Ｌ２Ｘａを形成した状態における光検出器３０での検出強度と、図３（ｂ）に示す第２期間において第２光強度分布Ｌ２Ｘｂを形成した状態における光検出器３０での検出強度との比較を行い、図４を参照して以下に説明する方法等により、対象物体Ｏｂの位置を検出する。
【００３６】
まず、図３（ａ）および図４（ａ）に示すように、第１期間および第２期間において第１光強度分布Ｌ２Ｘａおよび第２光強度分布Ｌ２Ｘｂを絶対値が等しく、かつ、Ｘ軸方向で逆向きになるように形成する。この状態で、第１期間における光検出器３０での検出値ＬＸａと、第２期間における光検出器３０での検出値ＬＸｂとが等しければ、対象物体ＯｂがＸ軸方向の中央に位置することが分る。
【００３７】
これに対して、第１期間における光検出器３０での検出値ＬＸａと、第２期間における光検出器３０での検出値ＬＸｂとが相違している場合、検出値ＬＸａ、ＬＸｂが等しくなるように、検出用光源１２に対する制御量（駆動電流）を調整して、図４（ｂ）に示すように、再度、第１期間において第１光強度分布Ｌ２Ｘａを形成し、第２期間において第２光強度分布Ｌ２Ｘｂを形成する。そして、第１期間における光検出器３０での検出値ＬＸａと、第２期間における光検出器３０での検出値ＬＸｂとを等しくする。かかる差動を行った際の第１検出用光源１２Ａ、１２Ｃに対する制御量（電流値）と、第２検出用光源１２Ｂ、１２Ｄに対する制御量（電流値）との比あるいは差等により、対象物体ＯｂのＸ座標を検出することができる。また、第１期間での第１検出用光源１２Ａ、１２Ｃに対する制御量の調整量ΔＬＸａと、第２期間での第２検出用光源１２Ｂ、１２Ｄに対する制御量の調整量ΔＬＸｂとの比あるいは差等により、対象物体ＯｂのＸ座標を検出してもよい。かかる方法によれば、検出光Ｌ２以外の環境光、例えば、外光に含まれる赤外成分が光検出器３０に入射した場合でも、検出値ＬＸａ、ＬＸｂが等しくなるように検出用光源１２に対する制御量の調整を行なう際、環境光に含まれる赤外成分の強度が相殺されるので、環境光に含まれる赤外成分が検出精度に影響を及ぼすことがない。なお、説明の便宜上、第１期間における光検出器３０での検出値ＬＸａと、第２期間における光検出器３０での検出値ＬＸｂとを直接比較するとしたが、光検出器３０での参照光Ｌｒの検出強度と、対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ３の光検出器３０での検出強度とを比較した結果を利用すれば、環境光の影響等を排除することができる。
【００３８】
（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では、異なる角度位置に第１導光部１３Ａ、１３Ｃおよび第２導光部１３Ｂ、１３Ｄを備えた光源用回転体１３を有しており、第１導光部１３Ａ、１３Ｃは一方側端部から他方側端部に向かって強度が単調増加する光を出射するのに対して、第２導光部１３Ｂ、１３Ｄは、第１導光部１３Ａ、１３Ｃとは反対に、一方側端部から他方側端部に向かって強度が単調減少する光を出射する。従って、光源用回転体１３の回転により、所定の角度位置に第１導光部１３Ａ、１３Ｃが到来したときの光検出器３０での受光結果、および所定の角度位置に第２導光部１３Ｂ、１３Ｄが到来したときの光検出器３０での受光結果を用いれば、対象物体Ｏｂの位置を検出することができる。ここで、第１導光部１３Ａ、１３Ｃは一方側端部から他方側端部に向かって強度が単調増加する光を出射する機能を担い、第２導光部１３Ｂ、１３Ｄは、第１導光部１３Ａ、１３Ｃとは反対に、一方側端部から他方側端部に向かって強度が単調減少する光を出射する機能を担う。従って、第１導光部１３Ａ、１３Ｃおよび第２導光部１３Ｂ、１３Ｄは各々、単一の出射特性を有すればよいので、導光板を用いた方式において、強度が適正に単調変化する強度分布を形成することができる。それ故、本形態によれば、対象物体Ｏｂの位置を高い精度で検出することができる。
【００３９】
［実施の形態１の変形例／光源回転＋補助導光部］
図５は、本発明の実施の形態１の変形例に係る光学式位置検出装置１０の要部を模式的に示す説明図であり、図５（ａ）、（ｂ）は、第１期間における光源用回転体１３の角度位置を示す説明図、および第２期間における光源用回転体１３の角度位置を示す説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
【００４０】
図５に示すように、本形態の光学式位置検出装置１０も、実施の形態１と同様、検出光Ｌ２を出射する複数の検出用光源１２と、検出用光源１２から出射された検出光Ｌ２を内部に取り込んで出射する光源用回転体１３と、光源用回転体１３からの検出光Ｌ２の出射側空間（検出対象空間１０Ｒ）内において対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ３の一部を検出する光検出器３０とを備えており、光源用回転体１３は、軸線Ｌ０周りに回転可能である。なお、光検出器３０および参照用光源１２Ｒは固定された状態にある。
【００４１】
また、本形態でも実施の形態１と同様、光源用回転体１３は、周方向に複数の導光部（第１導光部１３Ａ、１３Ｃ、および第２導光部１３Ｂ、１３Ｄ）を備えており、第１導光部１３Ａ、１３Ｃと第２導光部１３Ｂ、１３Ｄとは周方向において交互に設けられている。また、第１導光部１３Ａ、１３Ｃ、および第２導光部１３Ｂ、１３Ｄは各々、透光性の板状部材であり、径方向の一方側端部（中心軸線Ｌに近い側の端部）に、検出用光源１２から出射された検出光Ｌ２を内部に取り込む光入射部１３１を備えている。
【００４２】
ここで、第１導光部１３Ａ、１３Ｃ、および第２導光部１３Ｂ、１３Ｄは各々、検出対象空間１０Ｒが位置する側とは反対側に光入射部１３１を備えており、かかる光入射部１３１に対しては、第１導光部１３Ａ、１３Ｃ、および第２導光部１３Ｂ、１３Ｄと一体に回転する補助導光部１３３Ａ、１３３Ｂ、１３３Ｃ、１３３Ｄが設けられている。
【００４３】
また、補助導光部１３３Ａ、１３３Ｂ、１３３Ｃ、１３３Ｄの端部には検出用光源１２が設けられている。従って、第１検出用光源１２Ａ、１２Ｃから出射された検出光Ｌ２は、補助導光部１３３Ａ、１３３Ｃを介して第１導光部１３Ａ、１３Ｃに入射し、第１導光部１３Ａ、１３Ｃの光出射部１３０から出射される。また、第２検出用光源１２Ｂ、１２Ｄから出射された検出光Ｌ２は、補助導光部１３３Ｂ、１３３Ｄを介して第２導光部１３Ｂ、１３Ｄに入射し、第２導光部１３Ｂ、１３Ｄの光出射部１３０から出射される。
【００４４】
ここで、第１検出用光源１２Ａ、１２Ｃおよび第２検出用光源１２Ｂ、１２Ｄは、補助導光部１３３Ａ、１３３Ｂ、１３３Ｃ、１３３Ｄと同様、第１導光部１３Ａ、１３Ｃ、および第２導光部１３Ｂ、１３Ｄと一体に回転可能である。
【００４５】
従って、図５（ａ）に示すように、光源用回転体１３が中心軸線Ｌ周りに回転して、第１導光部１３Ａが検出対象空間１０Ｒに重なる位置に到来した第１期間中、第１検出用光源１２Ａが点灯し、第１導光部１３Ａから検出対象空間１０Ｒに検出光Ｌ２ａが出射されるので、検出対象空間１０Ｒには、径方向の一方側端部から径方向の他方側端部に向かって強度が直線的に単調増加する第１光強度分布Ｌ２Ｘａが形成される。なお、第１導光部１３Ｃが検出対象空間１０Ｒに重なる位置に到来した第１期間中も同様である。
【００４６】
また、図５（ｂ）に示すように、光源用回転体１３が中心軸線Ｌ周りに回転して、第２導光部１３Ｂが検出対象空間１０Ｒに重なる位置に到来した第２期間中、第２検出用光源１２Ｂが点灯し、第２導光部１３Ｂから検出対象空間１０Ｒに検出光Ｌ２ｂが出射されるので、検出対象空間１０Ｒには、径方向の一方側端部から径方向の他方側端部に向かって強度が直線的に単調減少する第２光強度分布Ｌ２Ｘｂが形成される。なお、第２導光部１３Ｄが検出対象空間１０Ｒに重なる位置に到来した第２期間中も同様である。
【００４７】
このため、本形態によれば、実施の形態１と同様、光検出器３０での受光結果を用いれば、対象物体Ｏｂの位置を検出することができる。また、第１導光部１３Ａ、１３Ｃは一方側端部から他方側端部に向かって強度が単調増加する光を出射する機能を担い、第２導光部１３Ｂ、１３Ｄは、第１導光部１３Ａ、１３Ｃとは反対に、一方側端部から他方側端部に向かって強度が単調減少する光を出射する機能を担う。従って、第１導光部１３Ａ、１３Ｃおよび第２導光部１３Ｂ、１３Ｄは各々、単一の出射特性を有すればよいので、導光板を用いた方式において、強度が適正に単調変化する強度分布を形成することができる等、実施の形態１と同様な効果を奏する。
【００４８】
また、本形態では、補助導光部１３３Ａ、１３３Ｂ、１３３Ｃ、１３３Ｄを用いたため、中心軸線Ｌ付近に検出用光源１２を配置しなくてもよい等、各構成部品のレイアウトが容易である。
【００４９】
［実施の形態２／光源固定］
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の要部を模式的に示す説明図であり、図６（ａ）、（ｂ）は、第１期間における光源用回転体１３の角度位置を示す説明図、および第２期間における光源用回転体１３の角度位置を示す説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
【００５０】
図６に示すように、本形態の光学式位置検出装置１０も、実施の形態１と同様、検出光Ｌ２を出射する検出用光源１２と、検出用光源１２から出射された検出光Ｌ２を内部に取り込んで出射する光源用回転体１３と、光源用回転体１３からの検出光Ｌ２の出射側空間（検出対象空間１０Ｒ）内において対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ３の一部を検出する光検出器３０とを備えており、光源用回転体１３は、軸線Ｌ０周りに回転可能である。なお、光検出器３０および参照用光源１２Ｒは固定された状態にある。
【００５１】
また、本形態でも実施の形態１と同様、光源用回転体１３は、周方向に複数の導光部（第１導光部１３Ａ、１３Ｃ、および第２導光部１３Ｂ、１３Ｄ）を備えており、第１導光部１３Ａ、１３Ｃと第２導光部１３Ｂ、１３Ｄとは周方向において交互に設けられている。また、第１導光部１３Ａ、１３Ｃ、および第２導光部１３Ｂ、１３Ｄは各々、透光性の板状部材であり、径方向の一方側端部（中心軸線Ｌに近い側の端部）に、検出用光源１２から出射された検出光Ｌ２を内部に取り込む光入射部１３１を備えている。
【００５２】
本形態では、検出対象空間１０Ｒが設定されている一箇所に検出用光源１２が固定された状態で配置されている。このため、本形態では、検出用光源１２から出射された検出光Ｌ２を、第１導光部１３Ａ、１３Ｃの光入射部１３１に導く第１状態と、第２導光部１３Ｂ、１３Ｄの光入射部１３１に導く第２状態とに切り替えることになる。より具体的には、図６（ａ）に示すように、光源用回転体１３が中心軸線Ｌ周りに回転して、第１導光部１３Ａが検出対象空間１０Ｒに重なる位置に到来した第１期間中、検出用光源１２と第１導光部１３Ａの光入射部１３１とが対向する。従って、第１導光部１３Ａから検出対象空間１０Ｒに検出光Ｌ２ａが出射されるので、検出対象空間１０Ｒには、径方向の一方側端部から径方向の他方側端部に向かって強度が直線的に単調増加する第１光強度分布Ｌ２Ｘａが形成される。なお、第１導光部１３Ｃが検出対象空間１０Ｒに重なる位置に到来した第１期間中も同様である。
【００５３】
また、図６（ｂ）に示すように、光源用回転体１３が中心軸線Ｌ周りに回転して、第２導光部１３Ｂが検出対象空間１０Ｒに重なる位置に到来した第２期間中、検出用光源１２と第２導光部１３Ｂの光入射部１３１とが対向する。従って、第２導光部１３Ｂから検出対象空間１０Ｒに検出光Ｌ２ｂが出射されるので、検出対象空間１０Ｒには、径方向の一方側端部から径方向の他方側端部に向かって強度が直線的に単調減少する第２光強度分布Ｌ２Ｘｂが形成される。なお、第２導光部１３Ｄが検出対象空間１０Ｒに重なる位置に到来した第２期間中も同様である。
【００５４】
このように構成した光学式位置検出装置１０でも、実施の形態１と同様、光検出器３０での受光結果を用いれば、対象物体Ｏｂの位置を検出することができる。また、第１導光部１３Ａ、１３Ｃは一方側端部から他方側端部に向かって強度が単調増加する光を出射する機能を担い、第２導光部１３Ｂ、１３Ｄは、第１導光部１３Ａ、１３Ｃとは反対に、一方側端部から他方側端部に向かって強度が単調減少する光を出射する機能を担う。従って、第１導光部１３Ａ、１３Ｃおよび第２導光部１３Ｂ、１３Ｄは各々、単一の出射特性を有すればよいので、導光板を用いた方式において、強度が適正に単調変化する強度分布を形成することができる等、実施の形態１と同様な効果を奏する。
【００５５】
また、本形態では、検出用光源１２が一箇所に固定された状態で配置されているため、検出用光源１２に対する給電が容易である等の効果を奏する。
【００５６】
［実施の形態２の変形例／光源固定＋補助導光部］
図７は、本発明の実施の形態２の変形例に係る光学式位置検出装置１０の要部を模式的に示す説明図であり、図７（ａ）、（ｂ）は、第１期間における光源用回転体１３の角度位置を示す説明図、および第２期間における光源用回転体１３の角度位置を示す説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
【００５７】
図７に示すように、本形態の光学式位置検出装置１０も、実施の形態１と同様、検出光Ｌ２を出射する検出用光源１２と、検出用光源１２から出射された検出光Ｌ２を内部に取り込んで出射する光源用回転体１３と、光源用回転体１３からの検出光Ｌ２の出射側空間（検出対象空間１０Ｒ）内において対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ３の一部を検出する光検出器３０とを備えており、光源用回転体１３は、軸線Ｌ０周りに回転可能である。なお、光検出器３０および参照用光源１２Ｒは固定された状態にある。
【００５８】
また、本形態でも実施の形態１と同様、光源用回転体１３は、周方向に複数の導光部（第１導光部１３Ａ、１３Ｃ、および第２導光部１３Ｂ、１３Ｄ）を備えており、第１導光部１３Ａ、１３Ｃと第２導光部１３Ｂ、１３Ｄとは周方向において交互に設けられている。また、第１導光部１３Ａ、１３Ｃ、および第２導光部１３Ｂ、１３Ｄは各々、透光性の板状部材であり、径方向の一方側端部（中心軸線Ｌに近い側の端部）に、検出用光源１２から出射された検出光Ｌ２を内部に取り込む光入射部１３１を備えている。
【００５９】
ここで、第１導光部１３Ａ、１３Ｃ、および第２導光部１３Ｂ、１３Ｄは各々、検出対象空間１０Ｒが位置する側とは反対側に光入射部１３１を備えている。また、本形態では、検出対象空間１０Ｒが設定されている一箇所に補助導光部１３３が固定された状態で配置され、かかる補助導光部１３３の端部には検出用光源１２が固定された状態で配置されている。
【００６０】
このため、本形態では、図７（ａ）に示すように、光源用回転体１３が中心軸線Ｌ周りに回転して、第１導光部１３Ａが検出対象空間１０Ｒに重なる位置に到来した第１期間中、補助導光部１３３と第１導光部１３Ａの光入射部１３１とが対向し、検出用光源１２から出射された検出光Ｌ２は、補助導光部１３３を介して第１導光部１３Ａに入射する。従って、第１導光部１３Ａから検出対象空間１０Ｒに検出光Ｌ２ａが出射されるので、検出対象空間１０Ｒには、径方向の一方側端部から径方向の他方側端部に向かって強度が直線的に単調増加する第１光強度分布Ｌ２Ｘａが形成される。なお、第１導光部１３Ｃが検出対象空間１０Ｒに重なる位置に到来した第１期間中も同様である。
【００６１】
また、図７（ｂ）に示すように、光源用回転体１３が中心軸線Ｌ周りに回転して、第２導光部１３Ｂが検出対象空間１０Ｒに重なる位置に到来した第２期間中、補助導光部１３３と第２導光部１３Ｂの光入射部１３１とが対向し、検出用光源１２から出射された検出光Ｌ２は、補助導光部１３３を介して第２導光部１３Ｂに入射する。従って、第２導光部１３Ｂから検出対象空間１０Ｒに検出光Ｌ２ｂが出射されるので、検出対象空間１０Ｒには、径方向の一方側端部から径方向の他方側端部に向かって強度が直線的に単調減少する第２光強度分布Ｌ２Ｘｂが形成される。なお、第２導光部１３Ｄが検出対象空間１０Ｒに重なる位置に到来した第２期間中も同様である。
【００６２】
このように構成した光学式位置検出装置１０でも、実施の形態１と同様、光検出器３０での受光結果を用いれば、対象物体Ｏｂの位置を検出することができる。また、第１導光部１３Ａ、１３Ｃは一方側端部から他方側端部に向かって強度が単調増加する光を出射する機能を担い、第２導光部１３Ｂ、１３Ｄは、第１導光部１３Ａ、１３Ｃとは反対に、一方側端部から他方側端部に向かって強度が単調減少する光を出射する機能を担う。従って、第１導光部１３Ａ、１３Ｃおよび第２導光部１３Ｂ、１３Ｄは各々、単一の出射特性を有すればよいので、導光板を用いた方式において、強度が適正に単調変化する強度分布を形成することができる等、実施の形態１と同様な効果を奏する。
【００６３】
また、本形態では、検出用光源１２が一箇所に固定された状態で配置されているため、検出用光源１２に対する給電が容易である等の効果を奏する。
【００６４】
また、本形態では、補助導光部１３３を用いたため、中心軸線Ｌ付近に検出用光源１２を配置しなくてもよい等、各構成部品のレイアウトが容易である。
【００６５】
［実施の形態３／補助導光部による分配］
図８は、本発明の実施の形態３に係る光学式位置検出装置１０の要部を模式的に示す説明図であり、図８（ａ）、（ｂ）は、第１期間における光源用回転体１３の角度位置を示す説明図、および第２期間における光源用回転体１３の角度位置を示す説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
【００６６】
図８に示すように、本形態の光学式位置検出装置１０も、実施の形態１と同様、検出光Ｌ２を出射する検出用光源１２と、検出用光源１２から出射された検出光Ｌ２を内部に取り込んで出射する光源用回転体１３と、光源用回転体１３からの検出光Ｌ２の出射側空間（検出対象空間１０Ｒ）内において対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ３の一部を検出する光検出器３０とを備えており、光源用回転体１３は、軸線Ｌ０周りに回転可能である。
【００６７】
また、本形態でも実施の形態１と同様、光源用回転体１３は、周方向に複数の導光部（第１導光部１３Ａ、１３Ｃ、および第２導光部１３Ｂ、１３Ｄ）を備えており、第１導光部１３Ａ、１３Ｃと第２導光部１３Ｂ、１３Ｄとは周方向において交互に設けられている。また、第１導光部１３Ａ、１３Ｃ、および第２導光部１３Ｂ、１３Ｄは各々、透光性の板状部材であり、径方向の一方側端部（中心軸線Ｌに近い側の端部）に、検出用光源１２から出射された検出光Ｌ２を内部に取り込む光入射部１３１を備えている。
【００６８】
本形態では、第１導光部１３Ａ、１３Ｃ、および第２導光部１３Ｂ、１３Ｄは各々、検出対象空間１０Ｒが位置する側とは反対側に光入射部１３１を備えている。また、本形態では、光源用回転体１３の中心軸線Ｌ上に補助導光部１３４が固定された状態で配置され、補助導光部１３４の端部には検出用光源１２が固定された状態で配置されている。なお、光検出器３０および参照用光源１２Ｒは、補助導光部１３４の凹部内に固定された状態で配置されている。
【００６９】
ここで、補助導光部１３４は、検出用光源１２から出射された検出光Ｌ２を分配して、第１導光部１３Ａ、１３Ｃおよび第２導光部１３Ｂ、１３Ｄの光入射部１３１に導く。このため、第１導光部１３Ａ、１３Ｃおよび第２導光部１３Ｂ、１３Ｄのいずれからも、常時、検出光Ｌ２が出射される。但し、第１導光部１３Ａ、１３Ｃおよび第２導光部１３Ｂ、１３Ｄのうち、検出対象空間１０Ｒと重なる位置に到来した導光部からのみ検出対象空間１０Ｒに検出光Ｌ２が出射され、他の導光部から出射された検出光Ｌ２は遮光部材等で遮られ、検出対象空間１０Ｒに出射されない。
【００７０】
このように構成した光学式位置検出装置１０では、図８（ａ）に示すように、光源用回転体１３が中心軸線Ｌ周りに回転して、第１導光部１３Ａが検出対象空間１０Ｒに重なる位置に到来した第１期間中、第１導光部１３Ａから検出対象空間１０Ｒに検出光Ｌ２ａが出射されるので、検出対象空間１０Ｒには、径方向の一方側端部から径方向の他方側端部に向かって強度が直線的に単調増加する第１光強度分布Ｌ２Ｘａが形成される。なお、第１導光部１３Ｃが検出対象空間１０Ｒに重なる位置に到来した第１期間中も同様である。
【００７１】
また、図８（ｂ）に示すように、光源用回転体１３が中心軸線Ｌ周りに回転して、第２導光部１３Ｂが検出対象空間１０Ｒに重なる位置に到来した第２期間中、第２導光部１３Ｂから検出対象空間１０Ｒに検出光Ｌ２ｂが出射されるので、検出対象空間１０Ｒには、径方向の一方側端部から径方向の他方側端部に向かって強度が直線的に単調減少する第２光強度分布Ｌ２Ｘｂが形成される。なお、第２導光部１３Ｄが検出対象空間１０Ｒに重なる位置に到来した第２期間中も同様である。
【００７２】
このように構成した光学式位置検出装置１０でも、実施の形態１と同様、光検出器３０での受光結果を用いれば、対象物体Ｏｂの位置を検出することができる。また、第１導光部１３Ａ、１３Ｃは一方側端部から他方側端部に向かって強度が単調増加する光を出射する機能を担い、第２導光部１３Ｂ、１３Ｄは、第１導光部１３Ａ、１３Ｃとは反対に、一方側端部から他方側端部に向かって強度が単調減少する光を出射する機能を担う。従って、第１導光部１３Ａ、１３Ｃおよび第２導光部１３Ｂ、１３Ｄは各々、単一の出射特性を有すればよいので、導光板を用いた方式において、強度が適正に単調変化する強度分布を形成することができる等、実施の形態１と同様な効果を奏する。
【００７３】
なお、本形態では、補助導光部１３４および検出用光源１２が固定された構成であったが、補助導光部１３４および検出用光源１２が光源用回転体１３と一体に回転する構成であってもよい。
【００７４】
［実施の形態４］
図９は、本発明の実施の形態４に係る光学式位置検出装置１０の要部を示す説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
【００７５】
上記実施の形態１〜３では、導光部（第１導光部１３Ａ、１３Ｃ、および第２導光部１３Ｂ、１３Ｄ）が直線状に延在する板状であったが、図９に示すように、導光部（第１導光部１３Ａ、１３Ｃ、および第２導光部１３Ｂ、１３Ｄ）が検出対象領域に向かって円弧状に突出している形状であってもよい。かかる構成によれば、導光部（第１導光部１３Ａ、１３Ｃ、および第２導光部１３Ｂ、１３Ｄ）からいずれの角度方向に対象物体Ｏｂが位置するかを検出することができる。
【００７６】
［その他の実施の形態］
上記実施の形態では、光源用回転体１３に２つの第１導光部１３Ａ、１３Ｃと、２つの第２導光部１３Ｂ、１３Ｄとを設けたが、第１導光部および第２導光部を１つずつ設けてもよい。
【００７７】
上記実施の形態では、光源用回転体１３の回転方向における一部のみを検出対象空間１０Ｒとして利用したが、光源用回転体１３の回転方向における複数個所を検出対象空間１０Ｒとして利用してもよい。また、光源用回転体１３の回転方向に形成した複数の検出対象空間１０Ｒを連続した検出対象空間１０Ｒとしてもよい。
【００７８】
上記実施の形態では、２つの第１導光部１３Ａ、１３Ｃ、および２つの第２導光部１３Ｂ、１３Ｄがいずれも径方向で強度が変化する光強度分布を形成したが、第１導光部１３Ａおよび第２導光部１３Ｂが径方向で強度が変化する光強度分布を形成し、第１導光部１３Ｃおよび第２導光部１３Ｄがいずれも周方向で強度が変化する光強度分布を形成してもよい。かかる構成によれば、２つの第１導光部１３Ａ、１３Ｃ、および２つの第２導光部１３Ｂ、１３Ｄがいずれも径方向で強度が変化する光強度分布を形成したが、第１導光部１３Ａおよび第２導光部１３Ｂが径方向で強度が変化する光強度分布を形成し、第１導光部１３Ｃおよび第２導光部１３Ｄがいずれも周方向で強度が変化する光強度分布を形成してもよい。かかる構成によれば、対象物体Ｏｂの径方向の位置および周方向の位置を検出することができる。
【００７９】
［位置検出機能付き機器の構成例］
図１０および図１１を参照して、本発明を適用した光学式位置検出装置１０を備えた位置検出機能付き表示装置を説明する。
【００８０】
（位置検出機能付き機器１の具体例１）
図１０は、本発明を適用した位置検出機能付きスクリーン装置（位置検出機能付き機器）の説明図であり、図１０（ａ）、（ｂ）は、位置検出機能付きスクリーン装置を斜め上からみた様子を模式的に示す説明図、および横方向からみた様子を模式的に示す説明図である。なお、本形態の位置検出機能付きスクリーン装置において、光学式位置検出装置１０の構成は、図１〜図９を参照して説明した構成と同様であるため、光学式位置検出装置１０の説明を省略する。
【００８１】
図１０（ａ）、（ｂ）に示す位置検出機能付きスクリーン装置８（位置検出機能付き機器１）は、液晶プロジェクターあるいはデジタル・マイクロミラー・デバイスと称せられる画像投射装置２５０（画像生成装置）から画像が投射されるスクリーン８０（視認面構成部材４０）と、図１〜図９を参照して説明した光学式位置検出装置１０とを備えており、画像投射装置２５０は、筐体２４０の前面部２４１に設けられた投射レンズ系２１０からスクリーン装置８に向けて画像表示光Ｐｉを拡大投射する。従って、位置検出機能付きスクリーン装置８では、スクリーン８０（視認面構成部材）において画像が投射されるスクリーン面８ａによって、情報が視認される視認面４１が構成されている。
【００８２】
かかる位置検出機能付きスクリーン装置８において、光学式位置検出装置１０は、例えば、スクリーン８０の裏面８ｂの側に設けられている。このため、光学式位置検出装置１０は、スクリーン８０においてスクリーン面８ａとは反対側からスクリーン面８ａ側に設定された検出対象空間１０Ｒに検出光Ｌ２を出射することになる。また、光学式位置検出装置１０に設けた受光部は、対象物体Ｏｂで反射してスクリーン８０を透過してきた検出光Ｌ３を検出することになる。従って、スクリーン８０として、検出光Ｌ２に対する透光性を備えているものが用いられている。より具体的には、スクリーン８０は、スクリーン面８ａ側に白い塗料が塗ってある布地や、エンボス加工された白いビニール素材からなるホワイトスクリーンからなり、赤外光からなる検出光Ｌ２に対して透光性を有している、スクリーン８０としては、光の反射率を高めるために高銀色としたシルバースクリーン、スクリーン面８ａ側を構成する布地表面に樹脂加工を行なって光の反射率を高めたパールスクリーン、スクリーン面８ａ側に細かいガラス粉末が塗布して光の反射率を高めたビーズスクリーンを用いることができ、このような場合も、スクリーン８０は、赤外光からなる検出光Ｌ２に対して透光性を備えている。なお、スクリーン８０は、表示される画像の品位を高めることを目的に、裏面８ｂに黒色の遮光層が形成される場合があり、このような場合、遮光層には、穴からなる透光部を複数形成しておく。
【００８３】
このように構成した位置検出機能付きスクリーン装置８において、検出対象空間１０Ｒは、スクリーン装置８に対する法線方向からみたとき四角形の領域であり、位置検出機能付きスクリーン装置８において画像投射装置２５０によって画像が投射される領域（画像表示領域２０Ｒ）と重なっている。このため、本形態の位置検出機能付きスクリーン装置８では、例えば、スクリーン８０に投射された画像の一部に指先等の対象物体Ｏｂを接近させれば、かかる対象物体Ｏｂの位置を画像の切り換え指示等といった入力情報として利用することができる。
【００８４】
なお、本形態では、位置検出機能付きスクリーン装置８として、画像投射装置２５０から画像が投射される投射型表示装置用のスクリーン装置を説明したが、電子黒板用のスクリーンに光学式位置検出装置１０を設けて電子黒板用の位置検出機能付きスクリーン装置を構成してもよい。
【００８５】
（位置検出機能付き機器１の具体例２）
図１１は、本発明を適用した位置検出機能付き投射型表示装置（位置検出機能付き機器）の説明図であり、図１１（ａ）、（ｂ）は、位置検出機能付き投射型表示装置を斜め上からみた様子を模式的に示す説明図、および横方向からみた様子を模式的に示す説明図である。なお、本形態の位置検出機能付き投射型表示装置において、光学式位置検出装置１０の構成は、図１〜図９を参照して説明した構成と同様であるため、光学式位置検出装置１０の説明を省略する。
【００８６】
図１１（ａ）、（ｂ）に示す位置検出機能付き投射型表示装置２００（位置検出機能付き機器１）は、液晶プロジェクターあるいはデジタル・マイクロミラー・デバイスと称せられる画像投射装置２５０（画像生成装置）と、図１〜図９を参照して説明した光学式位置検出装置１０とを備えている。画像投射装置２５０は、筐体２４０の前面部２４１に設けられた投射レンズ系２１０からスクリーン８０に向けて画像表示光Ｐｉを拡大投射する。かかる位置検出機能付き投射型表示装置２００では、スクリーン８０において画像が投射されるスクリーン面８ａによって、情報が視認される視認面４１が構成されている。
【００８７】
かかる位置検出機能付き投射型表示装置２００において、光学式位置検出装置１０は、スクリーン８０のスクリーン面８ａ（視認面４１）側に配置された画像投射装置２５０に搭載されている。このため、光学式位置検出装置１０は、画像投射装置２５０からスクリーン８０（視認面構成部材４０）の視認面４１に沿って検出光Ｌ２を出射する。また、光学式位置検出装置１０は、対象物体Ｏｂで反射してきた検出光Ｌ３を画像投射装置２５０において検出する。
【００８８】
このように構成した位置検出機能付き投射型表示装置２００において、検出対象空間１０Ｒは、スクリーン８０に対する法線方向からみたとき四角形の領域であり、スクリーン８０において画像投射装置２５０によって画像が投射される領域（画像表示領域２０Ｒ）と重なっている。このため、本形態の位置検出機能付き投射型表示装置２００では、例えば、スクリーン８０に投射された画像の一部に指先等の対象物体Ｏｂを接近させれば、かかる対象物体Ｏｂの位置を画像の切り換え指示等といった入力情報として利用することができる。
【符号の説明】
【００８９】
１・・位置検出機能付き機器、１０・・光学式位置検出装置、１０Ｒ・・検出対象空間（検出光の出射側空間）、１２・・検出用光源、１２Ａ、１２Ｃ・・第１検出用光源、１２Ｂ、１２Ｄ・・第２検出用光源、１２Ｒ・・参照用光源、１３・・光源用回転体、１３Ａ、１３Ｃ・・第１導光部、１３Ｂ、１３Ｄ・・第２導光部、３０・・光検出器、５６・・位置検出部、１３０・・光出射部、１３１・・光入射部、１３３、１３３Ａ〜１３３Ｄ、１３４・・補助導光部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物体の位置を光学的に検出する光学式位置検出装置であって、
検出光を出射する検出用光源と、
該検出用光源から出射された検出光を光入射部で内部に取り込んで光出射部の一方側端部から他方側端部に向かって強度が単調増加する光として出射する第１導光部、および前記検出用光源から出射された検出光を光入射部で内部に取り込んで光出射部の一方側端部から他方側端部に向かって強度が単調減少する光として出射する第２導光部を異なる角度位置にもって回転する光源用回転体と、
該光源用回転体からの前記検出光の出射側空間に位置する対象物体で反射した前記検出光を受光する光検出器と、
該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】
前記検出用光源は、前記光源用回転体と一体に回転する第１検出用光源および第２検出用光源として設けられ、
前記第１検出用光源は、前記第１導光部の光入射部に向けて前記検出光を出射し、
前記第２検出用光源は、前記第２導光部の光入射部に向けて前記検出光を出射することを特徴とする請求項１に記載の光学式位置検出装置。
【請求項３】
前記第１検出用光源から出射された前記検出光は直接、前記第１導光部の光入射部に入射し、
前記第２検出用光源から出射された前記検出光は直接、前記第２導光部の光入射部に入射す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１検出用光源から出射された前記検出光を前記第１導光部の光入射部に導く第１補助導光部と、前記第２検出用光源から出射された前記検出光を前記第２導光部の光入射部に導く第２補助導光部と、を備えてい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５】
前記検出用光源は固定であり、
該検出用光源から出射された光は、前記光源用回転体の回転により、前記第１導光部の光入射部に入射する第１状態と、第２導光部の光入射部に入射する第２状態とに切り替わ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６】
前記検出用光源から出射された前記検出光は、前記第１状態では前記第１導光部の光入射部に直接、入射し、前記第２状態では前記第２導光部の光入射部に直接、入射することを特徴とする請求項５に記載の光学式位置検出装置。
【請求項７】
前記検出用光源から出射された前記検出光を、前記第１状態では前記第１導光部の光入射部に導くとともに、前記第２状態では前記第２導光部の光入射部に導く補助導光部を備えていることを特徴とする請求項５に記載の光学式位置検出装置。
【請求項８】
前記検出用光源から出射された前記検出光を分配して前記第１導光部の光入射部および前記第２導光部の光入射部に導く補助導光部を備えてい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９】
前記出射側空間を介さずに前記光検出器に参照光を入射させる参照用光源を有し、
前記位置検出部は、前記光検出器での受光強度が等しくなるように前記検出用光源および前記参照用光源を駆動した結果に基づいて前記対象物体の位置を検出することを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の光学式位置検出装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９の何れか一項に記載の光学式位置検出装置を備えていることを特徴とする位置検出機能付き機器。
【請求項１】
対象物体の位置を光学的に検出する光学式位置検出装置であって、
検出光を出射する検出用光源と、
該検出用光源から出射された検出光を光入射部で内部に取り込んで光出射部の一方側端部から他方側端部に向かって強度が単調増加する光として出射する第１導光部、および前記検出用光源から出射された検出光を光入射部で内部に取り込んで光出射部の一方側端部から他方側端部に向かって強度が単調減少する光として出射する第２導光部を異なる角度位置にもって回転する光源用回転体と、
該光源用回転体からの前記検出光の出射側空間に位置する対象物体で反射した前記検出光を受光する光検出器と、
該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】
前記検出用光源は、前記光源用回転体と一体に回転する第１検出用光源および第２検出用光源として設けられ、
前記第１検出用光源は、前記第１導光部の光入射部に向けて前記検出光を出射し、
前記第２検出用光源は、前記第２導光部の光入射部に向けて前記検出光を出射することを特徴とする請求項１に記載の光学式位置検出装置。
【請求項３】
前記第１検出用光源から出射された前記検出光は直接、前記第１導光部の光入射部に入射し、
前記第２検出用光源から出射された前記検出光は直接、前記第２導光部の光入射部に入射す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１検出用光源から出射された前記検出光を前記第１導光部の光入射部に導く第１補助導光部と、前記第２検出用光源から出射された前記検出光を前記第２導光部の光入射部に導く第２補助導光部と、を備えてい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５】
前記検出用光源は固定であり、
該検出用光源から出射された光は、前記光源用回転体の回転により、前記第１導光部の光入射部に入射する第１状態と、第２導光部の光入射部に入射する第２状態とに切り替わ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６】
前記検出用光源から出射された前記検出光は、前記第１状態では前記第１導光部の光入射部に直接、入射し、前記第２状態では前記第２導光部の光入射部に直接、入射することを特徴とする請求項５に記載の光学式位置検出装置。
【請求項７】
前記検出用光源から出射された前記検出光を、前記第１状態では前記第１導光部の光入射部に導くとともに、前記第２状態では前記第２導光部の光入射部に導く補助導光部を備えていることを特徴とする請求項５に記載の光学式位置検出装置。
【請求項８】
前記検出用光源から出射された前記検出光を分配して前記第１導光部の光入射部および前記第２導光部の光入射部に導く補助導光部を備えてい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９】
前記出射側空間を介さずに前記光検出器に参照光を入射させる参照用光源を有し、
前記位置検出部は、前記光検出器での受光強度が等しくなるように前記検出用光源および前記参照用光源を駆動した結果に基づいて前記対象物体の位置を検出することを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の光学式位置検出装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９の何れか一項に記載の光学式位置検出装置を備えていることを特徴とする位置検出機能付き機器。
【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２０１２−１０８０１８（Ｐ２０１２−１０８０１８Ａ）
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５７５６３（Ｐ２０１０−２５７５６３）
【出願日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【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６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【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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