光学式位置検出装置および位置検出機能付き表示装置
【課題】簡素な回路構成で第１光源と第２光源とを交互に点灯させることの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表示装置を提供すること。
【解決手段】光学式位置検出装置１０の位置検出用光源装置１１では、発光素子１２Ａ（第１光源）と発光素子１２Ｂ（第２光源）とが直列に電気的接続されて光源対１２１を構成しており、かかる光源対１２１の両端には定電圧が印加されている。光源駆動回路１４は、発光素子１２Ａと発光素子１２Ｂとの電気的接続個所にパルス信号Ｖ１を印加する。このため、パルス信号Ｖ１に連動して、発光素子１２Ａに印加される電圧、および発光素子１２Ｂに印加される電圧が変化するので、１つの信号Ｖ１（パルス信号）のみで発光素子１２Ａと発光素子１２Ｂとを交互に点灯させることができる。
【解決手段】光学式位置検出装置１０の位置検出用光源装置１１では、発光素子１２Ａ（第１光源）と発光素子１２Ｂ（第２光源）とが直列に電気的接続されて光源対１２１を構成しており、かかる光源対１２１の両端には定電圧が印加されている。光源駆動回路１４は、発光素子１２Ａと発光素子１２Ｂとの電気的接続個所にパルス信号Ｖ１を印加する。このため、パルス信号Ｖ１に連動して、発光素子１２Ａに印加される電圧、および発光素子１２Ｂに印加される電圧が変化するので、１つの信号Ｖ１（パルス信号）のみで発光素子１２Ａと発光素子１２Ｂとを交互に点灯させることができる。
【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、および該光学式位置検出装置を備えた位置検出機能付き表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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としては、透光板（光伝播媒体）において対象物体が位置する第１面側とは反対側の第２面側に配置された光源から対象物体に向けて検出光を出射し、対象物体で反射して透光板の第２面側に透過してきた検出光を光検出器で検出する技術が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
かかる光学式位置検出装置では、２つの光源を交互に点灯させるとともに、２つの光源が各々、点灯した期間における光検出器での検出結果を利用する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００３−５３４５５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の光学式位置検出装置のように、２つの光源を交互に点灯させるにあたって２つの光源の各々に対して駆動回路を設けると、コストが増大してしまう。特に、対象物体の二次元座標を検出する構成や、検出範囲を拡大する場合には、４つ以上の光源を必要とするが、かかる４つ以上の光源の各々に駆動回路を設けると、コストが著しく増大してしまう。
【０００６】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、簡素な回路構成で第１光源と第２光源とを交互に点灯させることの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表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【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、検出光を出射する位置検出用光源装置と、前記対象物体で反射した前記検出光を受光する光検出器と、前記光検出器での受光結果に基づいて前記対象物体の位置を検出する位置検出部と、を有し、前記位置検出用光源装置は、第１光源と第２光源とが直列に電気的接続された光源対と、両端に定電圧が印加された前記光源対に対して前記第１光源と前記第２光源との電気的接続個所にパルス信号を印加して前記第１光源と前記第２光源とを交互に点灯させる光源駆動回路と、を有していることを特徴とする。
【０００８】
本発明では、第１光源と第２光源とを交互に点灯させて検出光を出射し、かかる検出光のうち、対象物体で反射した検出光の一部を光検出器で受光する。また、位置検出部は、かかる光検出器での受光結果に基づいて対象物体の位置を検出する。ここで、位置検出用光源装置では、第１光源と第２光源とが直列に電気的接続されて光源対を構成しており、かかる光源対の両端には定電圧が印加されている。また、光源駆動回路は、第１光源と前記第２光源との電気的接続個所にパルス信号を印加する。このため、パルス信号に連動して、第１光源に印加される電圧、および第２光源に印加される電圧が変化するので、１つの信号（パルス信号）のみで第１光源および第２光源を交互に点灯させることができる。それ故、光源駆動回路の構成を簡素化することができる。
【０００９】
本発明において、前記位置検出部は、例えば、前記第１光源が点灯した際の前記光検出器での検出結果と、前記第２光源が点灯した際の前記光検出器での検出結果との比較結果に基づいて前記対象物体の位置を検出する。
【００１０】
本発明において、前記光源対は、複数対、設けられている構成を採用することができる。本発明では、１つの光源対を駆動するのに１つの信号（パルス信号）でよいので、光源対の数が多い場合ほど、駆動回路の構成を簡素化することができるという効果が顕著である。
【００１１】
本発明において、前記光源駆動回路は、半導体ＩＣに構成されている構成を採用することができる。かかる構成の場合に本発明を適用すると、駆動回路の構成を簡素化することができるとともに、半導体ＩＣの端子数が少なく済むという利点がある。
【００１２】
本発明において、前記第１光源の発光強度の制御および前記第２光源の発光強度の制御は、ＰＷＭ制御により行なわれることが好ましい。かかる構成を採用すれば、１つの信号で第１光源および第２光源を交互に点灯させる場合でも、第１光源の発光強度の制御および第２光源の発光強度の制御を行なうことができる。
【００１３】
本発明では、前記光源対において、前記第１光源および前記第２光源は各々、発光素子を１つずつ備えている構成を採用することができる。
【００１４】
本発明では、前記光源対において、前記第１光源は、直列または／および並列に電気的接続された複数の発光素子を備え、前記第２光源は、直列または／および並列に電気的接続された複数の発光素子を備えている構成を採用してもよい。本発明では、光源対に用いた発光素子の数が増えても、１つの光源対を駆動するのに１つの信号（パルス信号）でよい。それ故、発光素子の数が多い場合ほど、駆動回路の構成を簡素化することができるという効果が顕著である。
【００１５】
本発明を適用した光学式位置検出装置は、例えば、位置検出機能付き表示装置等に用いることができ、かかる位置検出機能付き表示装置は、前記位置検出用光源装置から前記検出光が出射される空間に対して重なる領域に画像を形成する画像生成装置を有している。前記画像生成装置としては、投射型表示装置や、液晶装置や有機エレクトロルミネッセンス装置等といった直視型表示装置を用いることができる。かかる位置検出機能付き表示装置は、各種表示装置の他、携帯電話、カーナビゲーション、パーソナルコンピューター、券売機、銀行の端末等の電子機器に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出位置および位置検出機能付き表示装置の構成を模式的に示す説明図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出位置の構成を模式的に示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出位置の位置検出用光源装置の構成を模式的に示す説明図である。
【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電気的構成等を示す説明図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置における発光素子に対する駆動内容を示す説明図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出位置で用いた検出光の強度分布および位置検出部での基本的な動作内容を示す説明図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置において検出光の強度分布を形成する様子を示す説明図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る光学式位置検出装置の光源駆動回路等の説明図である。
【図９】本発明の実施の形態３に係る光学式位置検出装置の光源駆動回路等の説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態４に係る光学式位置検出位置および位置検出機能付き表示装置の構成を模式的に示す説明図である。
【図１１】本発明の実施の形態４に係る光学式位置検出位置における発光素子に対する駆動内容を示す説明図である。
【図１２】本発明の実施の形態５に係る光学式位置検出位置においてＺ座標を検出する際の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、添付図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明においては、互いに交差する方向をＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向として説明する。また、以下に参照する図面では、Ｘ軸方向の一方側をＸ１側とし、他方側をＸ２側とし、Ｙ軸方向の一方側をＹ１側とし、他方側をＹ２側とし、Ｚ軸方向の一方側をＺ１側とし、他方側をＺ２側として示してある。
【００１８】
［実施の形態１］
（位置検出機能付き表示装置の全体構成）
図１は、本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出位置および位置検出機能付き表示装置の構成を模式的に示す説明図であり、図１（ａ）、（ｂ）は、位置検出機能付き表示装置の要部を斜め上からみた様子を模式的に示す説明図、および横方向からみた様子を模式的に示す説明図である。
【００１９】
図１（ａ）、（ｂ）に示す位置検出機能付き表示装置１００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２００（画像生成装置）と、スクリーン部材８とを備えた投射型表示装置として構成されている。画像投射装置２００は、筐体２５０の前面部２０１に設けられた投射レンズ系２１０からスクリーン部材８に向けて画像表示光Ｌ１を拡大投射する。
【００２０】
本形態の位置検出機能付き表示装置１００は光学式位置検出装置１０を備えており、光学式位置検出装置１０は、スクリーン部材８において画像が視認されるスクリーン面８ａ側（スクリーン部材８の前方）に設定された検出領域１０Ｒ内の対象物体Ｏｂの位置を光学的に検出する機能を備えている。本形態において、検出領域１０Ｒは、スクリーン部材８に対する法線方向からみたとき四角形の領域であり、スクリーン部材８において画像投射装置２００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表示装置１００では、例えば、対象物体Ｏｂの座標検出結果を、投射された画像の一部等を指定する入力情報等として扱い、かかる入力情報に基づいて画像の切り換え等を行なう。
【００２１】
光学式位置検出装置１０は、詳しくは後述するように、スクリーン部材８のスクリーン面８ａ側とは反対側の裏面側８ｂに設けられた位置検出用光源装置１１と、スクリーン面８ａ側で検出領域１０Ｒに受光部３１を向けた光検出器３０とを備えている。
【００２２】
位置検出用光源装置１１は、検出光Ｌ２として、指やタッチペン等の対象物体Ｏｂにより効率的に反射される波長域を有する光を出射する。より具体的には、対象物体Ｏｂが指等の人体であれば、位置検出用光源装置１１は、人体の表面で反射率の高い赤外線（特に可視光領域に近い近赤外線、例えば波長で８５０ｎｍ付近）、あるいは９５０ｎｍの検出光Ｌ２を出射する。本形態において、位置検出用光源装置１１は、ピーク波長が８５０ｎｍ付近の波長域にある赤外光を出射する。
【００２３】
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、スクリーン部材８のスクリーン面８ａの側において、検出領域１０Ｒの外側でスクリーン面８ａに沿う方向に受光部３１を向けている。
【００２４】
ここで、スクリーン部材８は検出光Ｌ２に対する透光性を備えている。従って、位置検出用光源装置１１からスクリーン部材８に向けて検出光Ｌ２を出射すると、検出光Ｌ２は、スクリーン部材８を透過してスクリーン面８ａ側に、後述する強度分布を形成する。また、光検出器３０は、対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ３を検出可能である。
【００２５】
かかるスクリーン部材８は、スクリーン面８ａ側に白色のスクリーン８５を備えており、かかるスクリーン８５としては、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を用いることができる。また、スクリーン８５としては、光の反射率を高めるために高銀色としたシルバースクリーンを用いることができる。さらに、スクリーン８５としては、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や、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ピーススクリーンを用いることもできる。いずれの場合も、スクリーン８５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、スクリーン部材８は、スクリーン８５に表示される画像の品位を高めることを目的に、スクリーン８５の裏面側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。
【００２６】
（光学式位置検出装置１０の構成）
図２は、本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出位置１０の構成を模式的に示す説明図である。図３は、本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出位置１０の位置検出用光源装置１１の構成を模式的に示す説明図であり、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、位置検出用光源装置１１の平面的な構成を示す説明図、補助導光板の説明図、別の補助導光板の説明図、および導光板の光入射部を拡大して示す説明図である。
【００２７】
図２および図３（ａ）に示すように、光学式位置検出位置１０において、位置検出用光源装置１１は、検出領域１０Ｒと略相似形の平面形状を有する導光板６０と、検出光Ｌ２を出射する複数の線状光源体１３と、図４等を参照して後述する光源駆動回路とを備えており、導光板６０の法線方向からみたとき、導光板６０に対して重なる領域に検出領域１０Ｒが設定されている。導光板６０は、ポリカーボネートやアクリル樹脂等の透明な樹脂板で構成されている。本形態において、線状光源体１３は、導光板６０の４つの辺に相当する位置に配置された４つの線状光源体１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄからなる。
【００２８】
導光板６０において、４つ辺に位置する側面は各々、線状光源体１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄに沿って延在する導光板側光入射部６１、６２、６３、６４になっており、かかる導光板側光入射部６１、６２、６３、６４と直交する一方の面は、検出領域１０Ｒおよびスクリーン部材８の側に向く導光板側光出射部６５になっている。また、導光板６０において、導光板側光出射部６５または導光板側光出射部６５の反対側の背面６６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、このような光散乱構造によって、導光板側光入射部６１〜６４から入射して内部を伝播する光は、その伝播方向に進むに従って徐々に偏向されて導光板側光出射部６５より出射される。その際、導光板側光出射部６５から出射される検出光Ｌ２の出射強度は、導光板側光入射部６１〜６４からの距離（導光板６０内での伝播距離）に応じて変化する。このため、導光板側光出射部６５から出射される検出光Ｌ２の出射強度は、所定の分布を有するため、検出領域１０Ｒには、後述する検出光Ｌ２の強度分布が形成される。
【００２９】
（線状光源体１３の構成）
かかる構成の位置検出用光源装置１１において、本形態では、複数の線状光源体１３はいずれも、赤外光からなる検出光Ｌ２を出射する発光ダイオード等からなる発光素子１２と、補助導光板７０とからなる。より具体的には、複数の線状光源体１３のうち、線状光源体１３Ａは、導光板６０においてＸ軸方向の一方側Ｘ１に位置する導光板側光入射部６１に対向するようにＹ軸方向に延在する補助導光板７１と、補助導光板７１のＹ軸方向の他方側Ｙ２の端面に対向する発光素子１２Ａとからなる。発光素子１２Ａは、補助導光板７１に発光部を向けており、補助導光板７１において、Ｙ軸方向の他方側Ｙ２の端面が補助導光板側光入射部７５であって、導光板側光入射部６１に対向する面が補助導光板側光出射部７６である。
【００３０】
また、線状光源体１３Ｂは、導光板６０においてＸ軸方向の他方側Ｘ２に位置する導光板側光入射部６２に対向するようにＹ軸方向に延在する補助導光板７２と、補助導光板７２のＹ軸方向の一方側Ｙ１の端面に対向する発光素子１２Ｂとからなる。発光素子１２Ｂは、補助導光板７２に発光部を向けており、補助導光板７２において、Ｙ軸方向の一方側Ｙ１の端面が補助導光板側光入射部７５であって、導光板側光入射部６２に対向する面が補助導光板側光出射部７６である。
【００３１】
線状光源体１３Ｃは、導光板６０においてＹ軸方向の一方側Ｙ１に位置する導光板側光入射部６３に対向するようにＸ軸方向に延在する補助導光板７３と、補助導光板７３のＸ軸方向の一方側Ｘ１の端面に対向する発光素子１２Ｃとからなる。発光素子１２Ｃは、補助導光板７３に発光部を向けており、補助導光板７３において、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１の端面が補助導光板側光入射部７５であって、導光板側光入射部６３に対向する面が補助導光板側光出射部７６である。
【００３２】
線状光源体１３Ｄは、導光板６０においてＹ軸方向の他方側Ｙ２に位置する導光板側光入射部６４に対向するようにＸ軸方向に延在する補助導光板７４と、補助導光板７４のＸ軸方向の他方側Ｘ２の端面に対向する発光素子１２Ｄとからなる。発光素子１２Ｄは、補助導光板７４に発光部を向けており、補助導光板７４において、Ｘ軸方向の他方側Ｘ２の端面が補助導光板側光入射部７５であって、導光板側光入射部６４に対向する面が補助導光板側光出射部７６である。
【００３３】
（補助導光板７０の詳細構成）
図３（ｂ）に示すように、４つの補助導光板７０（補助導光板７１〜７４）のいずれにおいても、補助導光板側光出射部７６に対向する面は、補助導光板側光出射部７６に対して斜めに形成された傾斜反射面７７になっている。より具体的には、補助導光板７０において、補助導光板側光出射部７６は、導光板側光入射部６１〜６４に平行に延在しているのに対しており、傾斜反射面７７は、補助導光板側光入射部７５からみたとき、補助導光板側光出射部７６に平行な面に対して２０°以下の角度、例えば、１０°程度の角度をもって補助導光板側光出射部７６が位置する側に傾いている。このため、補助導光板７０は、補助導光板側光出射部７６と傾斜反射面７７との幅寸法が補助導光板側光入射部７５が位置する側で広く、補助導光板側光入射部７５から離間する先端側にいくに従って狭くなった楔状に形成されている。
【００３４】
従って、発光素子１２（発光素子１２Ａ〜１２Ｄ）が赤外光からなる検出光Ｌ２を発散光として出射すると、検出光Ｌ２は、補助導光板側光出射部７６および傾斜反射面７７のうち、例えば、図３（ｂ）に丸Ｃで示す位置において反射しながら、補助導光板７０内を進行する。そして、検出光Ｌ２が補助導光板側光出射部７６と空気との界面に入射する角度が臨界角を超えると、その場所から出射される。このようにして、検出光Ｌ２は、補助導光板７０の長手方向において略均一な光量をもって補助導光板側光出射部７６から出射される。
【００３５】
なお、図３（ｃ）に示すように、補助導光板７０において、傾斜反射面７７は、その延在方向において複数の反射面７７ａとして分割されて鋸歯状に形成される場合もある。かかる構成の場合も、図３（ｂ）を参照して説明したように、検出光Ｌ２は、補助導光板７０の長手方向において略均一な光量をもって補助導光板側光出射部７６から出射される。このような鋸歯状の補助導光板７０を用いれば、補助導光板７０の小型化を図ることができるという利点がある。
【００３６】
ここで、補助導光板側光出射部７６から出射される検出光Ｌ２が補助導光板側光出射部７６に対して成す角度Θ１は小さい。そこで、本形態では、図３（ｄ）に示すように、導光板６０の導光板側光入射部６１〜６４は、補助導光板側光出射部７６に頂部６８１を向けて突出したプリズム状突部６８になっている。かかるプリズム状突部６８は、略二等辺三角形の平面形状を備えておる。ここで、頂部６８１の角度は、５５°から６５°である。このため、導光板側光入射部６１〜６４は、頂部６８１の両側に、補助導光板側光出射部７６に対して約６０°の角度を成す斜面６８２、６８３を備えている。このため、補助導光板側光出射部７６から出射された検出光Ｌ２は、斜面６８２から導光板６０に入射する際の屈折、および斜面６８３での界面反射によって、補助導光板側光出射部７６に対して略垂直な平行光として導光板６０内を進行することになる。なお、検出光Ｌ２を補助導光板側光出射部７６に対して垂直な平行光として導光板６０内を進行させるという観点からすれば、頂部６８１の角度は６０°であることが好ましい。但し、頂部６８１の角度が５５°から６５°であれば、検出光Ｌ２が補助導光板側光出射部７６に対して略垂直な平行光として導光板６０内を進行して検出領域１０Ｒに出射されるので、頂部６８１の角度が６０°の場合と略同等の位置検出精度を得ることができる。
【００３７】
（光学式位置検出装置１０の電気的構成）
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の電気的構成等を示す説明図であり、図４（ａ）、（ｂ）は、光源駆動回路等の説明図、および光源に対する駆動方法を示す説明図である。図５は、本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置１０における発光素子１２に対する駆動内容を示す説明図である。
【００３８】
図４（ａ）に示すように、本形態の光学式位置検出装置１０は、複数の発光素子１２（発光素子１２Ａ〜１２Ｄ）の各々を駆動する位置検出用光源装置１１の光源駆動回路１４と、光検出器３０での検出結果に基づいて対象物体Ｏｂの位置を検出する位置検出部５０と、位置検出部５０などに連動して光源駆動回路１４を制御する光源制御部５５とを備えている。本形態において、光源駆動回路１４、位置検出部５０および光源制御部５５は、共通の半導体ＩＣ４０に構成されている。位置検出部５０は、スクリーン部材８に平行な面内で直角に交差するＸ軸方向およびＹ軸方向のうち、対象物体ＯｂのＸ軸方向の位置（Ｘ座標）を検出するＸ座標検出部５１と、対象物体ＯｂのＹ軸方向の位置（Ｙ座標）を検出するＹ座標検出部５２とを備えている。
【００３９】
本形態の光学式位置検出装置１０において、光源駆動回路１４は、４つの発光素子１２（発光素子１２Ａ〜１２Ｄ）の各々を所定のタイミングで点灯させる。かかる駆動を行なうにあたって、本形態では、発光素子１２Ａ（第１光源）と発光素子１２Ｂ（第２光源）とは直列に電気的に接続されて光源対１２１を構成している。また、発光素子１２Ｃ（第１光源）と発光素子１２Ｄ（第２光源）とは直列に電気的に接続されて光源対１２２を構成している。ここで、光源対１２１の両端、および光源対１２２の両端には定電圧が印加されている。より具体的には、光源対１２１の一方の端部（発光素子１２Ｂのカソード）には、低電位Ｖss(基準電位)が印加され、光源対１２１の他方の端部（発光素子１２Ａのアノード）には高電位Ｖdd（駆動電位）が印加されている。同様に、光源対１２２の一方の端部（発光素子１２Ｄのカソード）には、低電位Ｖssが印加され、光源対１２２の他方の端部（発光素子１２Ｃのアノード）には高電位Ｖddが印加されている。
【００４０】
また、光源駆動回路１４は、基準クロックを発生させる基準クロック生成部１４０と、パルス発生器１４１ａおよびＬＥＤドライバー１４１ｂを備えた第１駆動回路部１４１と、パルス発生器１４２ａおよびＬＥＤドライバー１４２ｂを備えた第２駆動回路部１４２とを備えている。第１駆動回路部１４１は、第１端子４１を介して、光源対１２１において発光素子１２Ａ、１２Ｂの電気的接続部分（ノード）にパルス信号Ｖ１を印加し、第２駆動回路部１４２は、第２端子４２を介して、光源対１２２において発光素子１２Ｃ、１２Ｄの電気的接続部分（ノード）にパルス信号Ｖ２を印加するようになっている。
【００４１】
かかるパルス信号Ｖ１、Ｖ２の電位等は、図４（ｂ）を参照して以下に説明するように構成されている。このため、パルス信号Ｖ１によって、光源対１２１では、発光素子１２Ａと発光素子１２Ｂとを交互に点灯させることができ、パルス信号Ｖ２によって、光源対１２２では、発光素子１２Ｃと発光素子１２Ｄとを交互に点灯させることができる。なお、第１駆動回路部１４１と第２駆動回路部１４２とは同一の電気的構成を有し、光源対１２１と第２光源対１２２とは同一の電気的構成を有している。従って、以下、第１駆動回路部１４１や光源対１２１の側を中心に説明する。
【００４２】
本形態では、図４（ｂ）に示すパルス信号Ｖ１の高電位をＶ1H、低電位をＶ1Lとし、発光素子１２Ａの順方向降下電圧（電流が流れ始める閾値電圧）をＶf1とし、発光素子１２Ｂの順方向降下電圧（電流が流れ始める閾値電圧）をＶf2とする。本形態では、これらの電位が次式（１）〜（４）
発光素子１２Ａが点灯
Ｖdd − Ｖ1L ＞ Ｖf1 ・・（１）
発光素子１２Ａが消灯
Ｖdd − Ｖ1H ＜ Ｖf1 ・・（２）
発光素子１２Ｂが点灯
Ｖ1H − Ｖss ＞ Ｖf2 ・・（３）
発光素子１２Ｂが消灯
Ｖ1L − Ｖss ＜ Ｖf2 ・・（４）
を満たすように設定してある。例えば、電位Ｖdd、Ｖ1H、Ｖ1L、Ｖss、Ｖf1、Ｖf2は以下の値
Ｖdd ＝ ３Ｖ
Ｖ1H ＝ ２Ｖ
Ｖ1L ＝ １Ｖ
Ｖss ＝ ０Ｖ
Ｖf1 ＝ Ｖf2 ＝１．３〜１．４Ｖ
である。このため、図５に示すように、Ｘ座標検出期間において、第１駆動回路部１４１から光源対１２１にパルス信号Ｖ１を断続的に出力すれば、発光素子１２Ａと発光素子１２Ｂとは交互に点灯する。より具体的には、Ｘ座標検出用第１期間において、パルス信号Ｖ１が低電位Ｖ1Lになると、発光素子１２Ａが点灯し、発光素子１２Ｂが消灯した状態となる。また、Ｘ座標検出用第２期間において、パルス信号Ｖ１が高電位Ｖ1Hになると、発光素子１２Ｂが点灯し、発光素子１２Ａが消灯した状態となる。
【００４３】
また、上記の条件は、光源対１２２やパルス信号Ｖ２においても、同様に設定されている。従って、以下に説明するＹ座標検出期間において、第２駆動回路部１４２から光源対１２２にパルス信号Ｖ２を断続的に出力すれば、発光素子１２Ｃと発光素子１２Ｄとは交互に点灯する。より具体的には、Ｙ座標検出用第１期間において、パルス信号Ｖ２が低電位Ｖ1Lになると、発光素子１２Ｃが点灯し、発光素子１２Ｄが消灯した状態となる。また、Ｙ座標検出用第２期間において、パルス信号Ｖ２が高電位Ｖ1Hになると、発光素子１２Ｄが点灯し、発光素子１２Ｃが消灯した状態となる。
【００４４】
このような駆動方式を採用した場合、電位Ｖdd、Ｖ1H、Ｖ1L、Ｖssを変えずに、発光素子１２Ａ、１２Ｂでの発光強度のバランス、および発光素子１２Ｃ、１２Ｄでの発光強度のバランスを調整することは困難である。そこで、本形態では、パルス発生器１４１ａ、１４２ａを利用して、発光素子１２Ａ〜１２Ｄに対してＰＷＭ制御を行い、発光素子１２Ａ〜１２Ｄの発光強度を制御する。
【００４５】
（座標検出の基本原理）
本形態の位置検出機能付き表示装置１００においては、スクリーン面８ａ側に形成した検出光Ｌ２の強度分布を利用して、位置検出部５０は、検出領域１０Ｒ内の対象物体Ｏｂの位置を検出する。そこで、図６を参照して、光強度分布の構成および座標検出の原理を説明する。
【００４６】
図６は、本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置１０で用いた検出光Ｌ２の強度分布および位置検出部５０での基本的な動作内容を示す説明図であり、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、検出光Ｌ２のＸ軸方向の強度分布を示す説明図、対象物体で反射した検出光Ｌ２の強度を示す説明図、対象物体で反射した検出光Ｌ２の強度が等しくなるように検出光Ｌ２の強度分布を調整する様子を示す説明図である。
【００４７】
図１〜図５に示す光学式位置検出装置１０において、発光素子１２から検出光Ｌ２を出射すると、検出光Ｌ２は、補助導光板７０を介して導光板６０に入射する。また、導光板６０に入射した検出光Ｌ２は、導光板６０内を伝播しながら進行し、導光板側光出射部６５より出射される。その際、導光板側光出射部６５から出射される検出光Ｌ２の出射強度は、導光板側光入射部６１〜６４からの距離（導光板６０内での伝播距離）に応じて変化する。このため、導光板側光出射部６５から出射される検出光Ｌ２の出射強度は、所定の分布を有するため、検出領域１０Ｒには、後述する検出光Ｌ２の強度分布が形成される。
【００４８】
そこで、Ｘ座標を検出する際には、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、まず、Ｘ座標検出用第１期間において、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に向かって強度が単調減少していくＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａを形成した後、Ｘ座標検出用第２期間において、Ｘ軸方向の他方側Ｘ２から一方側Ｘ１に向かって強度が単調減少していくＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂを形成する。好ましくは、Ｘ座標検出用第１期間において、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に向かって強度が直線的に減少していくＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａを形成した後、Ｘ座標検出用第２期間において、Ｘ軸方向の他方側Ｘ２から一方側Ｘ１に向かって強度が直線的に減少していくＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂを形成する。従って、検出領域１０Ｒに対象物体Ｏｂが配置されると、対象物体Ｏｂにより検出光Ｌ２が反射され、その反射光の一部が光検出器３０により検出される。ここで、Ｘ座標検出用第１期間に形成するＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａ、およびＸ座標検出用第２期間に形成するＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂを予め、設定した分布としておけば、以下の方法等により、光検出器３０での検出結果に基づいて、対象物体ＯｂのＸ座標を検出することができる。
【００４９】
まず、図６（ｂ）に示すように、Ｘ座標検出用第１期間およびＸ座標検出用第２期間においてＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２ＸａとＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂを絶対値が等しく、Ｘ軸方向で逆向きに形成する。この状態で、Ｘ座標検出用第１期間における光検出器３０での検出値ＬＸａと、Ｘ座標検出用第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。
【００５０】
これに対して、Ｘ座標検出用第１期間における光検出器３０での検出値ＬＸａと、Ｘ座標検出用第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、発光素子１２に対する制御量（駆動電流）を調整する。そして、図６（ｃ）に示すように、再度、Ｘ座標検出用第１期間においてＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａを形成し、Ｘ座標検出用第２期間においてＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂを形成する。その結果、Ｘ座標検出用第１期間における光検出器３０での検出値ＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間における光検出器３０での検出値ＬＸｂとが等しくなれば、Ｘ座標検出用第１期間での発光素子１２に対する制御量の調整量ΔＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間での発光素子１２に対する制御量の調整量ΔＬＸｂとの比あるいは差等により、位置検出部５０のＸ座標検出部５１は、対象物体ＯｂのＸ座標を検出することができる。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発光素子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。
【００５１】
なお、同様に、Ｙ座標検出用第１期間において、Ｙ軸方向の一方側Ｙ１から他方側Ｙ２に向かって強度が単調減少していくＹ座標検出用第１強度分布を形成した後、Ｙ座標検出用第２期間において、Ｙ軸方向の他方側Ｙ２から一方側Ｙ１に向かって強度が単調減少していくＹ座標検出用第２強度分布を形成すれば、位置検出部５０のＹ座標検出部５２は、対象物体ＯｂのＹ座標を検出することができる。
【００５２】
上記のように、光検出器３０での検出結果に基づいて対象物体Ｏｂの検出領域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５０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信号処理部で処理を行う構成を採用することもできる。
【００５３】
（Ｘ座標検出動作）
図７を参照して、本形態の光学式位置検出装置１０において、検出領域１０Ｒ内の対象物体Ｏｂの位置を検出する動作を説明する。図７は、本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置１０において検出光Ｌ２の強度分布を形成する様子を示す説明図であり、図７（ａ）、（ｂ）は、対象物体ＯｂのＸ座標を検出する際のＸ座標検出用強度分布の説明図であり、図７（ｃ）、（ｄ）は、対象物体ＯｂのＹ座標を検出する際のＹ座標検出用強度分布の説明図である。
【００５４】
本形態の位置検出機能付き表示装置１００において、検出領域１０Ｒ内の対象物体ＯｂのＸＹ座標を検出するには、以下に説明するＸ座標検出用第１期間およびＸ座標検出用第２期間によってＸ座標を検出し、Ｙ座標検出用第１期間およびＹ座標検出用第２期間によってＹ座標を検出する。
【００５５】
より具体的には、検出領域１０Ｒ内の対象物体ＯｂのＸ座標を検出するには、図４に示す光源駆動回路１４によって発光素子１２を制御し、まず、Ｘ座標検出用第１期間において、図７（ａ）に示すように、複数の発光素子１２のうち、発光素子１２Ａを点灯させる一方、他の発光素子１２Ｂ〜１２Ｄを消灯状態とする。その結果、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に向かって検出光Ｌ２の強度が単調減少するＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａ（第１座標検出用強度分布／第１座標検出用第１強度分布）が形成される。本形態のＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａでは、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に向かって検出光Ｌ２の強度が連続的に略直線的に減少している。かかるＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａでは、Ｘ軸方向における位置と検出光Ｌ２の強度とが一定の関係を有している。また、Ｘ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａでは、検出光Ｌ２の強度がＹ軸方向で一定である。このため、対象物体Ｏｂで反射して光検出器３０で検出される光量は、Ｘ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａにおける検出光Ｌ２の強度と比例し、対象物体Ｏｂの位置によって規定される値である。
【００５６】
次に、Ｘ座標検出用第２期間においては、図７（ｂ）に示すように、Ｘ座標検出用第１期間とは逆に、複数の発光素子１２のうち、発光素子１２Ｂを点灯させる一方、他の発光素子１２Ａ、１２Ｃ、１２Ｄを消灯状態とする。その結果、Ｘ軸方向の他方側Ｘ２から一方側Ｘ１に向かって検出光Ｌ２の強度が単調減少するＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂ（第１座標検出用強度分布／第１座標検出用第２強度分布）が形成される。本形態のＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂでは、Ｘ軸方向の他方側Ｘ２から一方側Ｘ１に向かって検出光Ｌ２の強度が連続的に略直線的に減少している。かかるＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂでは、Ｘ軸方向における位置と検出光Ｌ２の強度とが一定の関係を有している。また、Ｘ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂでは、検出光Ｌ２の強度がＹ軸方向で一定である。このため、対象物体Ｏｂで反射して光検出器３０で検出される光量は、Ｘ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂにおける検出光Ｌ２の強度と比例し、対象物体Ｏｂの位置によって規定される値である。
【００５７】
従って、図６を参照して説明したように、位置検出部５０のＸ座標検出部５１は、Ｘ座標検出用第１期間における光検出器３０での検出結果、およびＸ座標検出用第２期間における光検出器３０での検出結果に基づいて、対象物体ＯｂのＸ座標を検出することができる。
【００５８】
（Ｙ座標検出動作）
検出領域１０Ｒ内の対象物体ＯｂのＹ座標を検出するには、まず、Ｙ座標検出用第１期間において、図４に示す光源駆動回路１４によって発光素子１２を制御し、まず、図７（ｃ）に示すように、複数の発光素子１２のうち、発光素子１２Ｃを点灯させる一方、他の発光素子１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｄを消灯状態とする。その結果、Ｙ軸方向の一方側Ｙ１から他方側Ｙ２に向かって検出光Ｌ２の強度が単調減少するＹ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｙａ（第２座標検出用強度分布／第２座標検出用第１強度分布）が形成される。本形態のＹ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｙａでは、Ｙ軸方向の一方側Ｙ１から他方側Ｙ２に向かって検出光Ｌ２の強度が連続的に略直線的に減少している。かかるＹ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｙａでは、Ｙ軸方向における位置と検出光Ｌ２の強度とが一定の関係を有している。また、Ｙ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｙａでは、検出光Ｌ２の強度がＸ軸方向で一定である。このため、対象物体Ｏｂで反射して光検出器３０で検出される光量は、Ｙ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｙａにおける検出光Ｌ２の強度と比例し、対象物体Ｏｂの位置によって規定される値である。
【００５９】
次に、Ｙ座標検出用第２期間においては、図７（ｄ）に示すように、Ｙ座標検出用第１期間とは逆に、複数の発光素子１２のうち、発光素子１２Ｄを点灯させる一方、他の発光素子１２Ａ〜１２Ｃを消灯状態とする。その結果、Ｙ軸方向の他方側Ｙ２から一方側Ｙ１に向かって検出光Ｌ２の強度が単調減少するＹ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｙｂ（第２座標検出用強度分布／第２座標検出用第２強度分布）が形成される。本形態のＹ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｙｂでは、Ｙ軸方向の他方側Ｙ２から一方側Ｙ１に向かって検出光Ｌ２の強度が連続的に略直線的に減少している。かかるＹ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｙｂでは、Ｙ軸方向における位置と検出光Ｌ２の強度とが一定の関係を有している。また、Ｙ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｙｂでは、検出光Ｌ２の強度がＸ軸方向で一定である。このため、対象物体Ｏｂで反射して光検出器３０で検出される光量は、Ｙ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｙｂにおける検出光Ｌ２の強度と比例し、対象物体Ｏｂの位置によって規定される値である。
【００６０】
従って、図６を参照して説明したように、位置検出部５０のＹ座標検出部５２は、Ｙ座標検出用第１期間における光検出器３０での検出結果、およびＹ座標検出用第２期間における光検出器３０での検出結果に基づいて、対象物体ＯｂのＹ座標を検出することができる。
【００６１】
（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において、位置検出用光源装置１１では、発光素子１２Ａ（第１光源）と発光素子１２Ｂ（第２光源）とが直列に電気的接続されて光源対１２１を構成し、発光素子１２Ｃ（第１光源）と発光素子１２Ｄ（第２光源）とが直列に電気的接続されて光源対１２２を構成しており、かかる光源対１２１、１２２の両端には定電圧が印加されている。また、光源駆動回路１４は、発光素子１２Ａと発光素子１２Ｂとの電気的接続個所にパルス信号Ｖ１を印加する。このため、パルス信号Ｖ１に連動して、発光素子１２Ａに印加される電圧、および発光素子１２Ｂに印加される電圧が変化するので、１つの信号Ｖ１（パルス信号）のみで発光素子１２Ａと発光素子１２Ｂとを交互に点灯させることができる。また、光源駆動回路１４は、発光素子１２Ｃと発光素子１２Ｄとの電気的接続個所にパルス信号Ｖ２を印加する。このため、パルス信号Ｖ２に連動して、発光素子１２Ｃに印加される電圧、および発光素子１２Ｄに印加される電圧が変化するので、１つの信号Ｖ２（パルス信号）のみで発光素子１２Ｃと発光素子１２Ｄとを交互に点灯させることができる。それ故、光源駆動回路１４の構成を簡素化することができる。
【００６２】
また、光源駆動回路１４は半導体ＩＣ４０に構成されているため、光源駆動回路１４から出力される信号が少ない分、半導体ＩＣ４０の端子数が少なく済むという利点がある。
【００６３】
さらに、発光素子１２Ａ〜１２Ｄの発光強度の制御は、ＰＷＭ制御により行なわれるため、１つのパルス信号Ｖ１で発光素子１２Ａと発光素子１２Ｂとを交互に点灯させ、１つのパルス信号Ｖ２で発光素子１２Ｃと発光素子１２Ｄとを交互に点灯させる構成を採用した場合でも、発光素子１２Ａ〜１２Ｄの発光強度を個別に制御することができる。それ故、発光素子１２Ａと発光素子１２Ｂとの差動、および発光素子１２Ｃと発光素子１２Ｄとの差動を利用して対象物体Ｏｂの位置検出を行なうことができる。
【００６４】
［実施の形態２］
図８は、本発明の実施の形態２に係る光学式位置検出装置１０の光源駆動回路１４等の説明図である。なお、本形態の基本的な構成は実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。
【００６５】
実施の形態１では、１つの発光素子１２Ａ（第１光源）と、１つの発光素子１２Ｂ（第２光源）とが直列に電気的に接続されて光源対１２１を構成し、１つの発光素子１２Ｃ（第１光源）と、１つの発光素子１２Ｄ（第２光源）とが直列に電気的に接続されて光源対１２２を構成していたが、本形態では、検出光Ｌ２の光量を高めることを目的に発光素子１２Ａ〜１２Ｄが各々、複数ずつ用いられている。
【００６６】
より具体的には、図８に示すように、本形態では、並列に接続された２つの発光素子１２Ａ（第１光源／発光素子１２Ａ1、１２Ａ2）と、並列に接続された２つの発光素子１２Ｂ（第２光源／発光素子１２Ｂ1、１２Ｂ2）とが直列に電気的に接続されて光源対１２１を構成している。また、並列に接続された２つの発光素子１２Ｃ（第１光源／発光素子１２Ｃ1、１２Ｃ2）と、並列に接続された２つの発光素子１２Ｄ（第２光源／発光素子１２Ｄ1、１２Ｄ2）とが直列に電気的に接続されて光源対１２２を構成している。
【００６７】
このような場合でも、本形態では、実施の形態１と同様、第１駆動回路部１４１は、第１端子４１を介して、光源対１２１において発光素子１２Ａ、１２Ｂの電気的接続部分（ノード）にパルス信号Ｖ１を印加し、第２駆動回路部１４２は、第２端子４２を介して、光源対１２２において発光素子１２Ｃ、１２Ｄの電気的接続部分（ノード）にパルス信号Ｖ２を印加するようになっている。
【００６８】
このため、本形態でも、実施の形態１と同様、第１駆動回路部１４１から光源対１２１にパルス信号Ｖ１を断続的に出力すれば、発光素子１２Ａと発光素子１２Ｂとは交互に点灯させることができる。また、第２駆動回路部１４２から光源対１２２にパルス信号Ｖ２を断続的に出力すれば、発光素子１２Ｃと発光素子１２Ｄとは交互に点灯させることができる。なお、本形態でも、電位Ｖdd、Ｖ1H、Ｖ1L、Ｖss、Ｖf1、Ｖf2の関係は実施の形態１と同様である。
【００６９】
［実施の形態３］
図９は、本発明の実施の形態２に係る光学式位置検出装置１０の光源駆動回路１４等の説明図である。なお、本形態の基本的な構成は実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。
【００７０】
実施の形態２では、第１光源および第２光源の各々が、並列に接続された２つの発光素子を備えている構成であった。しかるに本形態では、図９に示すように、直列に接続された２つの発光素子が２組、並列に電気的に接続された４つの発光素子１２Ａ（第１光源／発光素子１２Ａ1〜１２Ａ4）と、直列に接続された２つの発光素子が２組、並列に電気的に接続された４つの発光素子１２Ｂ（第２光源／発光素子１２Ｂ1〜１２Ｂ4）とが直列に接続されて光源対１２１を構成している。また、直列に接続された２つの発光素子が２組、並列に電気的に接続された４つの発光素子１２Ｃ（第１光源／発光素子１２Ｃ1〜１２Ｃ4）と、直列に接続された２つの発光素子が２組、並列に電気的に接続された４つの発光素子１２Ｄ（第２光源／発光素子１２Ｄ1〜１２Ｄ4）とが直列に接続されて光源対１２２を構成している。
【００７１】
このような場合でも、本形態では、実施の形態１と同様、第１駆動回路部１４１は、第１端子４１を介して、光源対１２１において発光素子１２Ａ、１２Ｂの電気的接続部分（ノード）にパルス信号Ｖ１を印加し、第２駆動回路部１４２は、第２端子４２を介して、光源対１２２において発光素子１２Ｃ、１２Ｄの電気的接続部分（ノード）にパルス信号Ｖ２を印加するようになっている。
【００７２】
このため、本形態でも、実施の形態１と同様、第１駆動回路部１４１から光源対１２１にパルス信号Ｖ１を断続的に出力すれば、発光素子１２Ａと発光素子１２Ｂとは交互に点灯させることができる。また、第２駆動回路部１４２から光源対１２２にパルス信号Ｖ２を断続的に出力すれば、発光素子１２Ｃと発光素子１２Ｄとは交互に点灯させることができる。
【００７３】
なお、本形態では、各光源において、２つの発光素子が直列に接続されているため、電位Ｖdd、Ｖ1H、Ｖ1L、Ｖss、Ｖf1、Ｖf2は、次式（５）〜（８）
発光素子１２Ａが点灯
Ｖdd − Ｖ1L ＞ ２×Ｖf1 ・・（５）
発光素子１２Ａが消灯
Ｖdd − Ｖ1H ＜ ２×Ｖf1 ・・（６）
発光素子１２Ｂが点灯
Ｖ1H − Ｖss ＞ ２×Ｖf2 ・・（７）
発光素子１２Ｂが消灯
Ｖ1L − Ｖss ＜ ２×Ｖf2 ・・（８）
を満たすように設定してある。例えば、電位Ｖdd、Ｖ1H、Ｖ1L、Ｖss、Ｖf1、Ｖf2は以下の値
Ｖdd ＝ ５Ｖ
Ｖ1H ＝ ３Ｖ
Ｖ1L ＝ ２Ｖ
Ｖss ＝ ０Ｖ
Ｖf1 ＝ Ｖf2 ＝１．３〜１．４Ｖ
である。
【００７４】
［実施の形態４］
図１０は、本発明の実施の形態４に係る光学式位置検出位置１０および位置検出機能付き表示装置１００の構成を模式的に示す説明図であり、図１０（ａ）、（ｂ）は、位置検出機能付き表示装置１００の要部を斜め上からみた様子を模式的に示す説明図、および横方向からみた様子を模式的に示す説明図である。図１１は、本発明の実施の形態４に係る光学式位置検出位置１０における発光素子に対する駆動内容を示す説明図であり、図１１（ａ）、（ｂ）は、位置検出用光源装置１１の光源（発光素子１２）の位置を示す説明図、および位置検出用光源装置１１の光源駆動回路１４等の説明図である。なお、本形態の基本的な構成は実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。
【００７５】
図１０（ａ）、（ｂ）に示す位置検出機能付き表示装置１００も、実施の形態１と同様、画像投射装置２００（画像生成装置）と、スクリーン部材８とを備えた投射型表示装置として構成されている。かかる位置検出機能付き表示装置１００の光学式位置検出装置１０において、実施の形態１では、位置検出用光源装置１１は、検出領域１０Ｒと略相似形の平面形状を有する導光板６０と、検出光Ｌ２を出射する複数の線状光源体１３とを備えていた。しかるに本形態では、図１０（ａ）、（ｂ）および図１１（ａ）に示すように、導光板６０と、導光板６０の角部分に赤外光からなる検出光Ｌ２を出射する発光ダイオード等からなる発光素子１２（発光素子１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ）とを備えた構成になっており、補助導光板等は用いられていない。
【００７６】
かかる構成の光学位置検出装置１０では、発光素子１２（発光素子１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ）から出射された検出光Ｌ２は、導光板６０の角部分から内部に進入した後、導光板６０の内部を伝播し、図１０（ａ）、（ｂ）に示すスクリーン部材８に向けて出射される。
【００７７】
ここで、Ｘ座標検出期間において、Ｘ座標検出用第１期間では、導光板６０に対してＸ軸方向の一方側Ｘ１に位置する発光素子１２Ａ、１２Ｃが点灯し、発光素子１２Ｂ、１２Ｄが消灯する。その結果、図７（ａ）を参照して説明したＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａが形成される。Ｘ座標検出用第２期間では、導光板６０に対してＸ軸方向の他方側Ｘ２に位置する発光素子１２Ｂ、１２Ｄが点灯し、発光素子１２Ａ、１２Ｃが消灯する。その結果、図７（ｂ）を参照して説明したＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂが形成される。
【００７８】
また、Ｙ座標検出期間において、Ｙ座標検出用第１期間では、導光板６０に対してＹ軸方向の一方側Ｙ１に位置する発光素子１２Ｂ、１２Ｃが点灯し、発光素子１２Ａ、１２Ｄが消灯する。その結果、図７（ｃ）を参照して説明したＹ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｙａが形成される。Ｙ座標検出用第２期間では、導光板６０においてＹ軸方向の他方側Ｙ２に位置する発光素子１２Ａ、１２Ｄが点灯し、発光素子１２Ｂ、１２Ｃが消灯する。その結果、図７（ｄ）を参照して説明したＹ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｙｂが形成される。従って、対象物体ＯｂのＸ座標およびＹ座標を検出することができる。
【００７９】
このように構成した光学位置検出装置１０でも、実施の形態１〜３を参照して説明した構成の光源駆動回路１４（図４、図８、図９参照）を利用することができる。但し、本形態では、実施の形態１と違って、図１１（ｂ）に示すように、Ｘ座標検出期間およびＹ座標検出期間の双方においてパルス信号Ｖ１、Ｖ２を出力する。その際、Ｘ座標検出期間では、パルス信号Ｖ１、Ｖ２を同相とし、Ｘ座標検出期間では、パルス信号Ｖ１、Ｖ２を逆相とする。その結果、Ｘ座標検出期間では、発光素子１２Ａ、１２Ｃと発光素子１２Ｂ、１２Ｄとを交互に点灯させることができ、Ｙ座標検出期間では、発光素子１２Ａ、１２Ｄと発光素子１２Ｂ、１２Ｃとを交互に点灯させることができる。
【００８０】
［実施の形態５］
図１２は、本発明の実施の形態５に係る光学式位置検出位置１０においてＺ座標を検出する際の説明図である。なお、本形態の基本的な構成は実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。
【００８１】
実施の形態１〜４等で説明した光学式位置検出位置１０において、図１〜図３、図１０、図１１（ａ）に示す発光素子１２（発光素子１２Ａ〜１２Ｂ）を全て点灯させると、スクリーン部材８からＺ軸方向に離間する方向に向けて検出光Ｌ２の強度が単調減少するＺ座標検出用強度分布が形成される。かかるＺ座標検出用強度分布では、Ｚ軸方向における位置と検出光Ｌ２の強度とが一定の関係を有している。このため、対象物体Ｏｂで反射して光検出器３０で検出される光量は、Ｚ座標検出用強度分布における検出光Ｌ２の強度と比例し、対象物体Ｏｂの位置によって規定される値である。従って、位置検出部５０は、Ｚ座標検出期間における光検出器３０の検出結果に基づいて、対象物体ＯｂのＺ座標を検出することができる。
【００８２】
かかるＺ座標を検出する場合、実施の形態１で説明したパルス信号Ｖ１を、Ｘ座標およびＹ座標を検出する際の波形（図１２（ａ）参照）から、図１２（ｂ）に示すように、パルス信号Ｖ１の電位を高電位Ｖ1Hと低電位Ｖ1Lとの中間電位に変化させる。また、パルス信号Ｖ２の電位についても、パルス信号Ｖ１と同様、高電位Ｖ1Hと低電位Ｖ1Lとの中間電位に変化させる。その結果、発光素子１２（発光素子１２Ａ〜１２Ｄ）には、発光素子１２の順方向降下電圧より高い電圧が印加されるので、発光素子１２（発光素子１２Ａ〜１２Ｂ）を全て点灯させることができる。
【００８３】
なお、Ｚ座標を検出する際も、Ｘ座標およびＹ座標の検出と同様な差動を利用する場合には、検出領域１０Ｒを経由せずに光検出器３０に出射光が入射する参照用発光素子を設け、かかる参照用発光素子と、発光素子１２（発光素子１２Ａ〜１２Ｂ）全てとの差動を利用すればよい。
【００８４】
［他の実施の形態］
本発明の光学式位置検出装置１０および位置検出機能付き表示装置１００は、上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００８５】
例えば、上記実施の形態のいずれにおいても、発光素子１２から出射された検出光Ｌ２が導光板６０を介して検出領域１０Ｒに出射される構成であったが、発光素子１２から出射された検出光Ｌ２が導光板６０等を介さずに検出領域１０Ｒに出射される構成であってもよい。例えば、互いに異なる位置に中心光軸を有する複数の発光素子１２から検出領域１０Ｒに向けて検出光Ｌ２を出射する構成の光学式位置検出装置１０に本発明を適用してもよい。
【００８６】
また、上記実施の形態のいずれにおいても、スクリーン部材８を介して検出領域１０Ｒに向けて検出光Ｌ２を出射する構成であったが、スクリーン部材８等を有しない表示装置、あるいはアミューズメント装置その他の機器に用いられる光学式位置検出装置１０に本発明を適用してもよい。例えば、導光板６０と重なるように直視型の表示装置を画像生成装置として配置すれば、直視型の位置検出機能付き表示装置１００を構成することができる。
【符号の説明】
【００８７】
１０・・光学式位置検出装置、１０Ｒ・・検出領域、１１・・位置検出用光源装置、１２・・発光素子、１２Ａ、１２Ｃ・・発光素子（第１光源）、１２Ｂ、１２Ｄ・・発光素子（第２光源）、１４・・光源駆動回路、３０・・光検出器、４０・・半導体ＩＣ、５０・・位置検出部、１００・・位置検出機能付き表示装置、
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学式位置検出装置、および該光学式位置検出装置を備えた位置検出機能付き表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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としては、透光板（光伝播媒体）において対象物体が位置する第１面側とは反対側の第２面側に配置された光源から対象物体に向けて検出光を出射し、対象物体で反射して透光板の第２面側に透過してきた検出光を光検出器で検出する技術が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
かかる光学式位置検出装置では、２つの光源を交互に点灯させるとともに、２つの光源が各々、点灯した期間における光検出器での検出結果を利用する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００３−５３４５５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の光学式位置検出装置のように、２つの光源を交互に点灯させるにあたって２つの光源の各々に対して駆動回路を設けると、コストが増大してしまう。特に、対象物体の二次元座標を検出する構成や、検出範囲を拡大する場合には、４つ以上の光源を必要とするが、かかる４つ以上の光源の各々に駆動回路を設けると、コストが著しく増大してしまう。
【０００６】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、簡素な回路構成で第１光源と第２光源とを交互に点灯させることの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表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【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、検出光を出射する位置検出用光源装置と、前記対象物体で反射した前記検出光を受光する光検出器と、前記光検出器での受光結果に基づいて前記対象物体の位置を検出する位置検出部と、を有し、前記位置検出用光源装置は、第１光源と第２光源とが直列に電気的接続された光源対と、両端に定電圧が印加された前記光源対に対して前記第１光源と前記第２光源との電気的接続個所にパルス信号を印加して前記第１光源と前記第２光源とを交互に点灯させる光源駆動回路と、を有していることを特徴とする。
【０００８】
本発明では、第１光源と第２光源とを交互に点灯させて検出光を出射し、かかる検出光のうち、対象物体で反射した検出光の一部を光検出器で受光する。また、位置検出部は、かかる光検出器での受光結果に基づいて対象物体の位置を検出する。ここで、位置検出用光源装置では、第１光源と第２光源とが直列に電気的接続されて光源対を構成しており、かかる光源対の両端には定電圧が印加されている。また、光源駆動回路は、第１光源と前記第２光源との電気的接続個所にパルス信号を印加する。このため、パルス信号に連動して、第１光源に印加される電圧、および第２光源に印加される電圧が変化するので、１つの信号（パルス信号）のみで第１光源および第２光源を交互に点灯させることができる。それ故、光源駆動回路の構成を簡素化することができる。
【０００９】
本発明において、前記位置検出部は、例えば、前記第１光源が点灯した際の前記光検出器での検出結果と、前記第２光源が点灯した際の前記光検出器での検出結果との比較結果に基づいて前記対象物体の位置を検出する。
【００１０】
本発明において、前記光源対は、複数対、設けられている構成を採用することができる。本発明では、１つの光源対を駆動するのに１つの信号（パルス信号）でよいので、光源対の数が多い場合ほど、駆動回路の構成を簡素化することができるという効果が顕著である。
【００１１】
本発明において、前記光源駆動回路は、半導体ＩＣに構成されている構成を採用することができる。かかる構成の場合に本発明を適用すると、駆動回路の構成を簡素化することができるとともに、半導体ＩＣの端子数が少なく済むという利点がある。
【００１２】
本発明において、前記第１光源の発光強度の制御および前記第２光源の発光強度の制御は、ＰＷＭ制御により行なわれることが好ましい。かかる構成を採用すれば、１つの信号で第１光源および第２光源を交互に点灯させる場合でも、第１光源の発光強度の制御および第２光源の発光強度の制御を行なうことができる。
【００１３】
本発明では、前記光源対において、前記第１光源および前記第２光源は各々、発光素子を１つずつ備えている構成を採用することができる。
【００１４】
本発明では、前記光源対において、前記第１光源は、直列または／および並列に電気的接続された複数の発光素子を備え、前記第２光源は、直列または／および並列に電気的接続された複数の発光素子を備えている構成を採用してもよい。本発明では、光源対に用いた発光素子の数が増えても、１つの光源対を駆動するのに１つの信号（パルス信号）でよい。それ故、発光素子の数が多い場合ほど、駆動回路の構成を簡素化することができるという効果が顕著である。
【００１５】
本発明を適用した光学式位置検出装置は、例えば、位置検出機能付き表示装置等に用いることができ、かかる位置検出機能付き表示装置は、前記位置検出用光源装置から前記検出光が出射される空間に対して重なる領域に画像を形成する画像生成装置を有している。前記画像生成装置としては、投射型表示装置や、液晶装置や有機エレクトロルミネッセンス装置等といった直視型表示装置を用いることができる。かかる位置検出機能付き表示装置は、各種表示装置の他、携帯電話、カーナビゲーション、パーソナルコンピューター、券売機、銀行の端末等の電子機器に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出位置および位置検出機能付き表示装置の構成を模式的に示す説明図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出位置の構成を模式的に示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出位置の位置検出用光源装置の構成を模式的に示す説明図である。
【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電気的構成等を示す説明図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置における発光素子に対する駆動内容を示す説明図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出位置で用いた検出光の強度分布および位置検出部での基本的な動作内容を示す説明図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置において検出光の強度分布を形成する様子を示す説明図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る光学式位置検出装置の光源駆動回路等の説明図である。
【図９】本発明の実施の形態３に係る光学式位置検出装置の光源駆動回路等の説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態４に係る光学式位置検出位置および位置検出機能付き表示装置の構成を模式的に示す説明図である。
【図１１】本発明の実施の形態４に係る光学式位置検出位置における発光素子に対する駆動内容を示す説明図である。
【図１２】本発明の実施の形態５に係る光学式位置検出位置においてＺ座標を検出する際の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、添付図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明においては、互いに交差する方向をＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向として説明する。また、以下に参照する図面では、Ｘ軸方向の一方側をＸ１側とし、他方側をＸ２側とし、Ｙ軸方向の一方側をＹ１側とし、他方側をＹ２側とし、Ｚ軸方向の一方側をＺ１側とし、他方側をＺ２側として示してある。
【００１８】
［実施の形態１］
（位置検出機能付き表示装置の全体構成）
図１は、本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出位置および位置検出機能付き表示装置の構成を模式的に示す説明図であり、図１（ａ）、（ｂ）は、位置検出機能付き表示装置の要部を斜め上からみた様子を模式的に示す説明図、および横方向からみた様子を模式的に示す説明図である。
【００１９】
図１（ａ）、（ｂ）に示す位置検出機能付き表示装置１００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２００（画像生成装置）と、スクリーン部材８とを備えた投射型表示装置として構成されている。画像投射装置２００は、筐体２５０の前面部２０１に設けられた投射レンズ系２１０からスクリーン部材８に向けて画像表示光Ｌ１を拡大投射する。
【００２０】
本形態の位置検出機能付き表示装置１００は光学式位置検出装置１０を備えており、光学式位置検出装置１０は、スクリーン部材８において画像が視認されるスクリーン面８ａ側（スクリーン部材８の前方）に設定された検出領域１０Ｒ内の対象物体Ｏｂの位置を光学的に検出する機能を備えている。本形態において、検出領域１０Ｒは、スクリーン部材８に対する法線方向からみたとき四角形の領域であり、スクリーン部材８において画像投射装置２００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表示装置１００では、例えば、対象物体Ｏｂの座標検出結果を、投射された画像の一部等を指定する入力情報等として扱い、かかる入力情報に基づいて画像の切り換え等を行なう。
【００２１】
光学式位置検出装置１０は、詳しくは後述するように、スクリーン部材８のスクリーン面８ａ側とは反対側の裏面側８ｂに設けられた位置検出用光源装置１１と、スクリーン面８ａ側で検出領域１０Ｒに受光部３１を向けた光検出器３０とを備えている。
【００２２】
位置検出用光源装置１１は、検出光Ｌ２として、指やタッチペン等の対象物体Ｏｂにより効率的に反射される波長域を有する光を出射する。より具体的には、対象物体Ｏｂが指等の人体であれば、位置検出用光源装置１１は、人体の表面で反射率の高い赤外線（特に可視光領域に近い近赤外線、例えば波長で８５０ｎｍ付近）、あるいは９５０ｎｍの検出光Ｌ２を出射する。本形態において、位置検出用光源装置１１は、ピーク波長が８５０ｎｍ付近の波長域にある赤外光を出射する。
【００２３】
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、スクリーン部材８のスクリーン面８ａの側において、検出領域１０Ｒの外側でスクリーン面８ａに沿う方向に受光部３１を向けている。
【００２４】
ここで、スクリーン部材８は検出光Ｌ２に対する透光性を備えている。従って、位置検出用光源装置１１からスクリーン部材８に向けて検出光Ｌ２を出射すると、検出光Ｌ２は、スクリーン部材８を透過してスクリーン面８ａ側に、後述する強度分布を形成する。また、光検出器３０は、対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ３を検出可能である。
【００２５】
かかるスクリーン部材８は、スクリーン面８ａ側に白色のスクリーン８５を備えており、かかるスクリーン８５としては、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を用いることができる。また、スクリーン８５としては、光の反射率を高めるために高銀色としたシルバースクリーンを用いることができる。さらに、スクリーン８５としては、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や、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ピーススクリーンを用いることもできる。いずれの場合も、スクリーン８５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、スクリーン部材８は、スクリーン８５に表示される画像の品位を高めることを目的に、スクリーン８５の裏面側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。
【００２６】
（光学式位置検出装置１０の構成）
図２は、本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出位置１０の構成を模式的に示す説明図である。図３は、本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出位置１０の位置検出用光源装置１１の構成を模式的に示す説明図であり、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、位置検出用光源装置１１の平面的な構成を示す説明図、補助導光板の説明図、別の補助導光板の説明図、および導光板の光入射部を拡大して示す説明図である。
【００２７】
図２および図３（ａ）に示すように、光学式位置検出位置１０において、位置検出用光源装置１１は、検出領域１０Ｒと略相似形の平面形状を有する導光板６０と、検出光Ｌ２を出射する複数の線状光源体１３と、図４等を参照して後述する光源駆動回路とを備えており、導光板６０の法線方向からみたとき、導光板６０に対して重なる領域に検出領域１０Ｒが設定されている。導光板６０は、ポリカーボネートやアクリル樹脂等の透明な樹脂板で構成されている。本形態において、線状光源体１３は、導光板６０の４つの辺に相当する位置に配置された４つの線状光源体１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄからなる。
【００２８】
導光板６０において、４つ辺に位置する側面は各々、線状光源体１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄに沿って延在する導光板側光入射部６１、６２、６３、６４になっており、かかる導光板側光入射部６１、６２、６３、６４と直交する一方の面は、検出領域１０Ｒおよびスクリーン部材８の側に向く導光板側光出射部６５になっている。また、導光板６０において、導光板側光出射部６５または導光板側光出射部６５の反対側の背面６６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、このような光散乱構造によって、導光板側光入射部６１〜６４から入射して内部を伝播する光は、その伝播方向に進むに従って徐々に偏向されて導光板側光出射部６５より出射される。その際、導光板側光出射部６５から出射される検出光Ｌ２の出射強度は、導光板側光入射部６１〜６４からの距離（導光板６０内での伝播距離）に応じて変化する。このため、導光板側光出射部６５から出射される検出光Ｌ２の出射強度は、所定の分布を有するため、検出領域１０Ｒには、後述する検出光Ｌ２の強度分布が形成される。
【００２９】
（線状光源体１３の構成）
かかる構成の位置検出用光源装置１１において、本形態では、複数の線状光源体１３はいずれも、赤外光からなる検出光Ｌ２を出射する発光ダイオード等からなる発光素子１２と、補助導光板７０とからなる。より具体的には、複数の線状光源体１３のうち、線状光源体１３Ａは、導光板６０においてＸ軸方向の一方側Ｘ１に位置する導光板側光入射部６１に対向するようにＹ軸方向に延在する補助導光板７１と、補助導光板７１のＹ軸方向の他方側Ｙ２の端面に対向する発光素子１２Ａとからなる。発光素子１２Ａは、補助導光板７１に発光部を向けており、補助導光板７１において、Ｙ軸方向の他方側Ｙ２の端面が補助導光板側光入射部７５であって、導光板側光入射部６１に対向する面が補助導光板側光出射部７６である。
【００３０】
また、線状光源体１３Ｂは、導光板６０においてＸ軸方向の他方側Ｘ２に位置する導光板側光入射部６２に対向するようにＹ軸方向に延在する補助導光板７２と、補助導光板７２のＹ軸方向の一方側Ｙ１の端面に対向する発光素子１２Ｂとからなる。発光素子１２Ｂは、補助導光板７２に発光部を向けており、補助導光板７２において、Ｙ軸方向の一方側Ｙ１の端面が補助導光板側光入射部７５であって、導光板側光入射部６２に対向する面が補助導光板側光出射部７６である。
【００３１】
線状光源体１３Ｃは、導光板６０においてＹ軸方向の一方側Ｙ１に位置する導光板側光入射部６３に対向するようにＸ軸方向に延在する補助導光板７３と、補助導光板７３のＸ軸方向の一方側Ｘ１の端面に対向する発光素子１２Ｃとからなる。発光素子１２Ｃは、補助導光板７３に発光部を向けており、補助導光板７３において、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１の端面が補助導光板側光入射部７５であって、導光板側光入射部６３に対向する面が補助導光板側光出射部７６である。
【００３２】
線状光源体１３Ｄは、導光板６０においてＹ軸方向の他方側Ｙ２に位置する導光板側光入射部６４に対向するようにＸ軸方向に延在する補助導光板７４と、補助導光板７４のＸ軸方向の他方側Ｘ２の端面に対向する発光素子１２Ｄとからなる。発光素子１２Ｄは、補助導光板７４に発光部を向けており、補助導光板７４において、Ｘ軸方向の他方側Ｘ２の端面が補助導光板側光入射部７５であって、導光板側光入射部６４に対向する面が補助導光板側光出射部７６である。
【００３３】
（補助導光板７０の詳細構成）
図３（ｂ）に示すように、４つの補助導光板７０（補助導光板７１〜７４）のいずれにおいても、補助導光板側光出射部７６に対向する面は、補助導光板側光出射部７６に対して斜めに形成された傾斜反射面７７になっている。より具体的には、補助導光板７０において、補助導光板側光出射部７６は、導光板側光入射部６１〜６４に平行に延在しているのに対しており、傾斜反射面７７は、補助導光板側光入射部７５からみたとき、補助導光板側光出射部７６に平行な面に対して２０°以下の角度、例えば、１０°程度の角度をもって補助導光板側光出射部７６が位置する側に傾いている。このため、補助導光板７０は、補助導光板側光出射部７６と傾斜反射面７７との幅寸法が補助導光板側光入射部７５が位置する側で広く、補助導光板側光入射部７５から離間する先端側にいくに従って狭くなった楔状に形成されている。
【００３４】
従って、発光素子１２（発光素子１２Ａ〜１２Ｄ）が赤外光からなる検出光Ｌ２を発散光として出射すると、検出光Ｌ２は、補助導光板側光出射部７６および傾斜反射面７７のうち、例えば、図３（ｂ）に丸Ｃで示す位置において反射しながら、補助導光板７０内を進行する。そして、検出光Ｌ２が補助導光板側光出射部７６と空気との界面に入射する角度が臨界角を超えると、その場所から出射される。このようにして、検出光Ｌ２は、補助導光板７０の長手方向において略均一な光量をもって補助導光板側光出射部７６から出射される。
【００３５】
なお、図３（ｃ）に示すように、補助導光板７０において、傾斜反射面７７は、その延在方向において複数の反射面７７ａとして分割されて鋸歯状に形成される場合もある。かかる構成の場合も、図３（ｂ）を参照して説明したように、検出光Ｌ２は、補助導光板７０の長手方向において略均一な光量をもって補助導光板側光出射部７６から出射される。このような鋸歯状の補助導光板７０を用いれば、補助導光板７０の小型化を図ることができるという利点がある。
【００３６】
ここで、補助導光板側光出射部７６から出射される検出光Ｌ２が補助導光板側光出射部７６に対して成す角度Θ１は小さい。そこで、本形態では、図３（ｄ）に示すように、導光板６０の導光板側光入射部６１〜６４は、補助導光板側光出射部７６に頂部６８１を向けて突出したプリズム状突部６８になっている。かかるプリズム状突部６８は、略二等辺三角形の平面形状を備えておる。ここで、頂部６８１の角度は、５５°から６５°である。このため、導光板側光入射部６１〜６４は、頂部６８１の両側に、補助導光板側光出射部７６に対して約６０°の角度を成す斜面６８２、６８３を備えている。このため、補助導光板側光出射部７６から出射された検出光Ｌ２は、斜面６８２から導光板６０に入射する際の屈折、および斜面６８３での界面反射によって、補助導光板側光出射部７６に対して略垂直な平行光として導光板６０内を進行することになる。なお、検出光Ｌ２を補助導光板側光出射部７６に対して垂直な平行光として導光板６０内を進行させるという観点からすれば、頂部６８１の角度は６０°であることが好ましい。但し、頂部６８１の角度が５５°から６５°であれば、検出光Ｌ２が補助導光板側光出射部７６に対して略垂直な平行光として導光板６０内を進行して検出領域１０Ｒに出射されるので、頂部６８１の角度が６０°の場合と略同等の位置検出精度を得ることができる。
【００３７】
（光学式位置検出装置１０の電気的構成）
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の電気的構成等を示す説明図であり、図４（ａ）、（ｂ）は、光源駆動回路等の説明図、および光源に対する駆動方法を示す説明図である。図５は、本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置１０における発光素子１２に対する駆動内容を示す説明図である。
【００３８】
図４（ａ）に示すように、本形態の光学式位置検出装置１０は、複数の発光素子１２（発光素子１２Ａ〜１２Ｄ）の各々を駆動する位置検出用光源装置１１の光源駆動回路１４と、光検出器３０での検出結果に基づいて対象物体Ｏｂの位置を検出する位置検出部５０と、位置検出部５０などに連動して光源駆動回路１４を制御する光源制御部５５とを備えている。本形態において、光源駆動回路１４、位置検出部５０および光源制御部５５は、共通の半導体ＩＣ４０に構成されている。位置検出部５０は、スクリーン部材８に平行な面内で直角に交差するＸ軸方向およびＹ軸方向のうち、対象物体ＯｂのＸ軸方向の位置（Ｘ座標）を検出するＸ座標検出部５１と、対象物体ＯｂのＹ軸方向の位置（Ｙ座標）を検出するＹ座標検出部５２とを備えている。
【００３９】
本形態の光学式位置検出装置１０において、光源駆動回路１４は、４つの発光素子１２（発光素子１２Ａ〜１２Ｄ）の各々を所定のタイミングで点灯させる。かかる駆動を行なうにあたって、本形態では、発光素子１２Ａ（第１光源）と発光素子１２Ｂ（第２光源）とは直列に電気的に接続されて光源対１２１を構成している。また、発光素子１２Ｃ（第１光源）と発光素子１２Ｄ（第２光源）とは直列に電気的に接続されて光源対１２２を構成している。ここで、光源対１２１の両端、および光源対１２２の両端には定電圧が印加されている。より具体的には、光源対１２１の一方の端部（発光素子１２Ｂのカソード）には、低電位Ｖss(基準電位)が印加され、光源対１２１の他方の端部（発光素子１２Ａのアノード）には高電位Ｖdd（駆動電位）が印加されている。同様に、光源対１２２の一方の端部（発光素子１２Ｄのカソード）には、低電位Ｖssが印加され、光源対１２２の他方の端部（発光素子１２Ｃのアノード）には高電位Ｖddが印加されている。
【００４０】
また、光源駆動回路１４は、基準クロックを発生させる基準クロック生成部１４０と、パルス発生器１４１ａおよびＬＥＤドライバー１４１ｂを備えた第１駆動回路部１４１と、パルス発生器１４２ａおよびＬＥＤドライバー１４２ｂを備えた第２駆動回路部１４２とを備えている。第１駆動回路部１４１は、第１端子４１を介して、光源対１２１において発光素子１２Ａ、１２Ｂの電気的接続部分（ノード）にパルス信号Ｖ１を印加し、第２駆動回路部１４２は、第２端子４２を介して、光源対１２２において発光素子１２Ｃ、１２Ｄの電気的接続部分（ノード）にパルス信号Ｖ２を印加するようになっている。
【００４１】
かかるパルス信号Ｖ１、Ｖ２の電位等は、図４（ｂ）を参照して以下に説明するように構成されている。このため、パルス信号Ｖ１によって、光源対１２１では、発光素子１２Ａと発光素子１２Ｂとを交互に点灯させることができ、パルス信号Ｖ２によって、光源対１２２では、発光素子１２Ｃと発光素子１２Ｄとを交互に点灯させることができる。なお、第１駆動回路部１４１と第２駆動回路部１４２とは同一の電気的構成を有し、光源対１２１と第２光源対１２２とは同一の電気的構成を有している。従って、以下、第１駆動回路部１４１や光源対１２１の側を中心に説明する。
【００４２】
本形態では、図４（ｂ）に示すパルス信号Ｖ１の高電位をＶ1H、低電位をＶ1Lとし、発光素子１２Ａの順方向降下電圧（電流が流れ始める閾値電圧）をＶf1とし、発光素子１２Ｂの順方向降下電圧（電流が流れ始める閾値電圧）をＶf2とする。本形態では、これらの電位が次式（１）〜（４）
発光素子１２Ａが点灯
Ｖdd − Ｖ1L ＞ Ｖf1 ・・（１）
発光素子１２Ａが消灯
Ｖdd − Ｖ1H ＜ Ｖf1 ・・（２）
発光素子１２Ｂが点灯
Ｖ1H − Ｖss ＞ Ｖf2 ・・（３）
発光素子１２Ｂが消灯
Ｖ1L − Ｖss ＜ Ｖf2 ・・（４）
を満たすように設定してある。例えば、電位Ｖdd、Ｖ1H、Ｖ1L、Ｖss、Ｖf1、Ｖf2は以下の値
Ｖdd ＝ ３Ｖ
Ｖ1H ＝ ２Ｖ
Ｖ1L ＝ １Ｖ
Ｖss ＝ ０Ｖ
Ｖf1 ＝ Ｖf2 ＝１．３〜１．４Ｖ
である。このため、図５に示すように、Ｘ座標検出期間において、第１駆動回路部１４１から光源対１２１にパルス信号Ｖ１を断続的に出力すれば、発光素子１２Ａと発光素子１２Ｂとは交互に点灯する。より具体的には、Ｘ座標検出用第１期間において、パルス信号Ｖ１が低電位Ｖ1Lになると、発光素子１２Ａが点灯し、発光素子１２Ｂが消灯した状態となる。また、Ｘ座標検出用第２期間において、パルス信号Ｖ１が高電位Ｖ1Hになると、発光素子１２Ｂが点灯し、発光素子１２Ａが消灯した状態となる。
【００４３】
また、上記の条件は、光源対１２２やパルス信号Ｖ２においても、同様に設定されている。従って、以下に説明するＹ座標検出期間において、第２駆動回路部１４２から光源対１２２にパルス信号Ｖ２を断続的に出力すれば、発光素子１２Ｃと発光素子１２Ｄとは交互に点灯する。より具体的には、Ｙ座標検出用第１期間において、パルス信号Ｖ２が低電位Ｖ1Lになると、発光素子１２Ｃが点灯し、発光素子１２Ｄが消灯した状態となる。また、Ｙ座標検出用第２期間において、パルス信号Ｖ２が高電位Ｖ1Hになると、発光素子１２Ｄが点灯し、発光素子１２Ｃが消灯した状態となる。
【００４４】
このような駆動方式を採用した場合、電位Ｖdd、Ｖ1H、Ｖ1L、Ｖssを変えずに、発光素子１２Ａ、１２Ｂでの発光強度のバランス、および発光素子１２Ｃ、１２Ｄでの発光強度のバランスを調整することは困難である。そこで、本形態では、パルス発生器１４１ａ、１４２ａを利用して、発光素子１２Ａ〜１２Ｄに対してＰＷＭ制御を行い、発光素子１２Ａ〜１２Ｄの発光強度を制御する。
【００４５】
（座標検出の基本原理）
本形態の位置検出機能付き表示装置１００においては、スクリーン面８ａ側に形成した検出光Ｌ２の強度分布を利用して、位置検出部５０は、検出領域１０Ｒ内の対象物体Ｏｂの位置を検出する。そこで、図６を参照して、光強度分布の構成および座標検出の原理を説明する。
【００４６】
図６は、本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置１０で用いた検出光Ｌ２の強度分布および位置検出部５０での基本的な動作内容を示す説明図であり、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、検出光Ｌ２のＸ軸方向の強度分布を示す説明図、対象物体で反射した検出光Ｌ２の強度を示す説明図、対象物体で反射した検出光Ｌ２の強度が等しくなるように検出光Ｌ２の強度分布を調整する様子を示す説明図である。
【００４７】
図１〜図５に示す光学式位置検出装置１０において、発光素子１２から検出光Ｌ２を出射すると、検出光Ｌ２は、補助導光板７０を介して導光板６０に入射する。また、導光板６０に入射した検出光Ｌ２は、導光板６０内を伝播しながら進行し、導光板側光出射部６５より出射される。その際、導光板側光出射部６５から出射される検出光Ｌ２の出射強度は、導光板側光入射部６１〜６４からの距離（導光板６０内での伝播距離）に応じて変化する。このため、導光板側光出射部６５から出射される検出光Ｌ２の出射強度は、所定の分布を有するため、検出領域１０Ｒには、後述する検出光Ｌ２の強度分布が形成される。
【００４８】
そこで、Ｘ座標を検出する際には、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、まず、Ｘ座標検出用第１期間において、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に向かって強度が単調減少していくＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａを形成した後、Ｘ座標検出用第２期間において、Ｘ軸方向の他方側Ｘ２から一方側Ｘ１に向かって強度が単調減少していくＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂを形成する。好ましくは、Ｘ座標検出用第１期間において、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に向かって強度が直線的に減少していくＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａを形成した後、Ｘ座標検出用第２期間において、Ｘ軸方向の他方側Ｘ２から一方側Ｘ１に向かって強度が直線的に減少していくＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂを形成する。従って、検出領域１０Ｒに対象物体Ｏｂが配置されると、対象物体Ｏｂにより検出光Ｌ２が反射され、その反射光の一部が光検出器３０により検出される。ここで、Ｘ座標検出用第１期間に形成するＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａ、およびＸ座標検出用第２期間に形成するＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂを予め、設定した分布としておけば、以下の方法等により、光検出器３０での検出結果に基づいて、対象物体ＯｂのＸ座標を検出することができる。
【００４９】
まず、図６（ｂ）に示すように、Ｘ座標検出用第１期間およびＸ座標検出用第２期間においてＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２ＸａとＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂを絶対値が等しく、Ｘ軸方向で逆向きに形成する。この状態で、Ｘ座標検出用第１期間における光検出器３０での検出値ＬＸａと、Ｘ座標検出用第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。
【００５０】
これに対して、Ｘ座標検出用第１期間における光検出器３０での検出値ＬＸａと、Ｘ座標検出用第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、発光素子１２に対する制御量（駆動電流）を調整する。そして、図６（ｃ）に示すように、再度、Ｘ座標検出用第１期間においてＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａを形成し、Ｘ座標検出用第２期間においてＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂを形成する。その結果、Ｘ座標検出用第１期間における光検出器３０での検出値ＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間における光検出器３０での検出値ＬＸｂとが等しくなれば、Ｘ座標検出用第１期間での発光素子１２に対する制御量の調整量ΔＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間での発光素子１２に対する制御量の調整量ΔＬＸｂとの比あるいは差等により、位置検出部５０のＸ座標検出部５１は、対象物体ＯｂのＸ座標を検出することができる。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発光素子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。
【００５１】
なお、同様に、Ｙ座標検出用第１期間において、Ｙ軸方向の一方側Ｙ１から他方側Ｙ２に向かって強度が単調減少していくＹ座標検出用第１強度分布を形成した後、Ｙ座標検出用第２期間において、Ｙ軸方向の他方側Ｙ２から一方側Ｙ１に向かって強度が単調減少していくＹ座標検出用第２強度分布を形成すれば、位置検出部５０のＹ座標検出部５２は、対象物体ＯｂのＹ座標を検出することができる。
【００５２】
上記のように、光検出器３０での検出結果に基づいて対象物体Ｏｂの検出領域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５０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信号処理部で処理を行う構成を採用することもできる。
【００５３】
（Ｘ座標検出動作）
図７を参照して、本形態の光学式位置検出装置１０において、検出領域１０Ｒ内の対象物体Ｏｂの位置を検出する動作を説明する。図７は、本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置１０において検出光Ｌ２の強度分布を形成する様子を示す説明図であり、図７（ａ）、（ｂ）は、対象物体ＯｂのＸ座標を検出する際のＸ座標検出用強度分布の説明図であり、図７（ｃ）、（ｄ）は、対象物体ＯｂのＹ座標を検出する際のＹ座標検出用強度分布の説明図である。
【００５４】
本形態の位置検出機能付き表示装置１００において、検出領域１０Ｒ内の対象物体ＯｂのＸＹ座標を検出するには、以下に説明するＸ座標検出用第１期間およびＸ座標検出用第２期間によってＸ座標を検出し、Ｙ座標検出用第１期間およびＹ座標検出用第２期間によってＹ座標を検出する。
【００５５】
より具体的には、検出領域１０Ｒ内の対象物体ＯｂのＸ座標を検出するには、図４に示す光源駆動回路１４によって発光素子１２を制御し、まず、Ｘ座標検出用第１期間において、図７（ａ）に示すように、複数の発光素子１２のうち、発光素子１２Ａを点灯させる一方、他の発光素子１２Ｂ〜１２Ｄを消灯状態とする。その結果、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に向かって検出光Ｌ２の強度が単調減少するＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａ（第１座標検出用強度分布／第１座標検出用第１強度分布）が形成される。本形態のＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａでは、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に向かって検出光Ｌ２の強度が連続的に略直線的に減少している。かかるＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａでは、Ｘ軸方向における位置と検出光Ｌ２の強度とが一定の関係を有している。また、Ｘ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａでは、検出光Ｌ２の強度がＹ軸方向で一定である。このため、対象物体Ｏｂで反射して光検出器３０で検出される光量は、Ｘ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａにおける検出光Ｌ２の強度と比例し、対象物体Ｏｂの位置によって規定される値である。
【００５６】
次に、Ｘ座標検出用第２期間においては、図７（ｂ）に示すように、Ｘ座標検出用第１期間とは逆に、複数の発光素子１２のうち、発光素子１２Ｂを点灯させる一方、他の発光素子１２Ａ、１２Ｃ、１２Ｄを消灯状態とする。その結果、Ｘ軸方向の他方側Ｘ２から一方側Ｘ１に向かって検出光Ｌ２の強度が単調減少するＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂ（第１座標検出用強度分布／第１座標検出用第２強度分布）が形成される。本形態のＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂでは、Ｘ軸方向の他方側Ｘ２から一方側Ｘ１に向かって検出光Ｌ２の強度が連続的に略直線的に減少している。かかるＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂでは、Ｘ軸方向における位置と検出光Ｌ２の強度とが一定の関係を有している。また、Ｘ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂでは、検出光Ｌ２の強度がＹ軸方向で一定である。このため、対象物体Ｏｂで反射して光検出器３０で検出される光量は、Ｘ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂにおける検出光Ｌ２の強度と比例し、対象物体Ｏｂの位置によって規定される値である。
【００５７】
従って、図６を参照して説明したように、位置検出部５０のＸ座標検出部５１は、Ｘ座標検出用第１期間における光検出器３０での検出結果、およびＸ座標検出用第２期間における光検出器３０での検出結果に基づいて、対象物体ＯｂのＸ座標を検出することができる。
【００５８】
（Ｙ座標検出動作）
検出領域１０Ｒ内の対象物体ＯｂのＹ座標を検出するには、まず、Ｙ座標検出用第１期間において、図４に示す光源駆動回路１４によって発光素子１２を制御し、まず、図７（ｃ）に示すように、複数の発光素子１２のうち、発光素子１２Ｃを点灯させる一方、他の発光素子１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｄを消灯状態とする。その結果、Ｙ軸方向の一方側Ｙ１から他方側Ｙ２に向かって検出光Ｌ２の強度が単調減少するＹ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｙａ（第２座標検出用強度分布／第２座標検出用第１強度分布）が形成される。本形態のＹ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｙａでは、Ｙ軸方向の一方側Ｙ１から他方側Ｙ２に向かって検出光Ｌ２の強度が連続的に略直線的に減少している。かかるＹ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｙａでは、Ｙ軸方向における位置と検出光Ｌ２の強度とが一定の関係を有している。また、Ｙ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｙａでは、検出光Ｌ２の強度がＸ軸方向で一定である。このため、対象物体Ｏｂで反射して光検出器３０で検出される光量は、Ｙ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｙａにおける検出光Ｌ２の強度と比例し、対象物体Ｏｂの位置によって規定される値である。
【００５９】
次に、Ｙ座標検出用第２期間においては、図７（ｄ）に示すように、Ｙ座標検出用第１期間とは逆に、複数の発光素子１２のうち、発光素子１２Ｄを点灯させる一方、他の発光素子１２Ａ〜１２Ｃを消灯状態とする。その結果、Ｙ軸方向の他方側Ｙ２から一方側Ｙ１に向かって検出光Ｌ２の強度が単調減少するＹ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｙｂ（第２座標検出用強度分布／第２座標検出用第２強度分布）が形成される。本形態のＹ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｙｂでは、Ｙ軸方向の他方側Ｙ２から一方側Ｙ１に向かって検出光Ｌ２の強度が連続的に略直線的に減少している。かかるＹ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｙｂでは、Ｙ軸方向における位置と検出光Ｌ２の強度とが一定の関係を有している。また、Ｙ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｙｂでは、検出光Ｌ２の強度がＸ軸方向で一定である。このため、対象物体Ｏｂで反射して光検出器３０で検出される光量は、Ｙ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｙｂにおける検出光Ｌ２の強度と比例し、対象物体Ｏｂの位置によって規定される値である。
【００６０】
従って、図６を参照して説明したように、位置検出部５０のＹ座標検出部５２は、Ｙ座標検出用第１期間における光検出器３０での検出結果、およびＹ座標検出用第２期間における光検出器３０での検出結果に基づいて、対象物体ＯｂのＹ座標を検出することができる。
【００６１】
（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において、位置検出用光源装置１１では、発光素子１２Ａ（第１光源）と発光素子１２Ｂ（第２光源）とが直列に電気的接続されて光源対１２１を構成し、発光素子１２Ｃ（第１光源）と発光素子１２Ｄ（第２光源）とが直列に電気的接続されて光源対１２２を構成しており、かかる光源対１２１、１２２の両端には定電圧が印加されている。また、光源駆動回路１４は、発光素子１２Ａと発光素子１２Ｂとの電気的接続個所にパルス信号Ｖ１を印加する。このため、パルス信号Ｖ１に連動して、発光素子１２Ａに印加される電圧、および発光素子１２Ｂに印加される電圧が変化するので、１つの信号Ｖ１（パルス信号）のみで発光素子１２Ａと発光素子１２Ｂとを交互に点灯させることができる。また、光源駆動回路１４は、発光素子１２Ｃと発光素子１２Ｄとの電気的接続個所にパルス信号Ｖ２を印加する。このため、パルス信号Ｖ２に連動して、発光素子１２Ｃに印加される電圧、および発光素子１２Ｄに印加される電圧が変化するので、１つの信号Ｖ２（パルス信号）のみで発光素子１２Ｃと発光素子１２Ｄとを交互に点灯させることができる。それ故、光源駆動回路１４の構成を簡素化することができる。
【００６２】
また、光源駆動回路１４は半導体ＩＣ４０に構成されているため、光源駆動回路１４から出力される信号が少ない分、半導体ＩＣ４０の端子数が少なく済むという利点がある。
【００６３】
さらに、発光素子１２Ａ〜１２Ｄの発光強度の制御は、ＰＷＭ制御により行なわれるため、１つのパルス信号Ｖ１で発光素子１２Ａと発光素子１２Ｂとを交互に点灯させ、１つのパルス信号Ｖ２で発光素子１２Ｃと発光素子１２Ｄとを交互に点灯させる構成を採用した場合でも、発光素子１２Ａ〜１２Ｄの発光強度を個別に制御することができる。それ故、発光素子１２Ａと発光素子１２Ｂとの差動、および発光素子１２Ｃと発光素子１２Ｄとの差動を利用して対象物体Ｏｂの位置検出を行なうことができる。
【００６４】
［実施の形態２］
図８は、本発明の実施の形態２に係る光学式位置検出装置１０の光源駆動回路１４等の説明図である。なお、本形態の基本的な構成は実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。
【００６５】
実施の形態１では、１つの発光素子１２Ａ（第１光源）と、１つの発光素子１２Ｂ（第２光源）とが直列に電気的に接続されて光源対１２１を構成し、１つの発光素子１２Ｃ（第１光源）と、１つの発光素子１２Ｄ（第２光源）とが直列に電気的に接続されて光源対１２２を構成していたが、本形態では、検出光Ｌ２の光量を高めることを目的に発光素子１２Ａ〜１２Ｄが各々、複数ずつ用いられている。
【００６６】
より具体的には、図８に示すように、本形態では、並列に接続された２つの発光素子１２Ａ（第１光源／発光素子１２Ａ1、１２Ａ2）と、並列に接続された２つの発光素子１２Ｂ（第２光源／発光素子１２Ｂ1、１２Ｂ2）とが直列に電気的に接続されて光源対１２１を構成している。また、並列に接続された２つの発光素子１２Ｃ（第１光源／発光素子１２Ｃ1、１２Ｃ2）と、並列に接続された２つの発光素子１２Ｄ（第２光源／発光素子１２Ｄ1、１２Ｄ2）とが直列に電気的に接続されて光源対１２２を構成している。
【００６７】
このような場合でも、本形態では、実施の形態１と同様、第１駆動回路部１４１は、第１端子４１を介して、光源対１２１において発光素子１２Ａ、１２Ｂの電気的接続部分（ノード）にパルス信号Ｖ１を印加し、第２駆動回路部１４２は、第２端子４２を介して、光源対１２２において発光素子１２Ｃ、１２Ｄの電気的接続部分（ノード）にパルス信号Ｖ２を印加するようになっている。
【００６８】
このため、本形態でも、実施の形態１と同様、第１駆動回路部１４１から光源対１２１にパルス信号Ｖ１を断続的に出力すれば、発光素子１２Ａと発光素子１２Ｂとは交互に点灯させることができる。また、第２駆動回路部１４２から光源対１２２にパルス信号Ｖ２を断続的に出力すれば、発光素子１２Ｃと発光素子１２Ｄとは交互に点灯させることができる。なお、本形態でも、電位Ｖdd、Ｖ1H、Ｖ1L、Ｖss、Ｖf1、Ｖf2の関係は実施の形態１と同様である。
【００６９】
［実施の形態３］
図９は、本発明の実施の形態２に係る光学式位置検出装置１０の光源駆動回路１４等の説明図である。なお、本形態の基本的な構成は実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。
【００７０】
実施の形態２では、第１光源および第２光源の各々が、並列に接続された２つの発光素子を備えている構成であった。しかるに本形態では、図９に示すように、直列に接続された２つの発光素子が２組、並列に電気的に接続された４つの発光素子１２Ａ（第１光源／発光素子１２Ａ1〜１２Ａ4）と、直列に接続された２つの発光素子が２組、並列に電気的に接続された４つの発光素子１２Ｂ（第２光源／発光素子１２Ｂ1〜１２Ｂ4）とが直列に接続されて光源対１２１を構成している。また、直列に接続された２つの発光素子が２組、並列に電気的に接続された４つの発光素子１２Ｃ（第１光源／発光素子１２Ｃ1〜１２Ｃ4）と、直列に接続された２つの発光素子が２組、並列に電気的に接続された４つの発光素子１２Ｄ（第２光源／発光素子１２Ｄ1〜１２Ｄ4）とが直列に接続されて光源対１２２を構成している。
【００７１】
このような場合でも、本形態では、実施の形態１と同様、第１駆動回路部１４１は、第１端子４１を介して、光源対１２１において発光素子１２Ａ、１２Ｂの電気的接続部分（ノード）にパルス信号Ｖ１を印加し、第２駆動回路部１４２は、第２端子４２を介して、光源対１２２において発光素子１２Ｃ、１２Ｄの電気的接続部分（ノード）にパルス信号Ｖ２を印加するようになっている。
【００７２】
このため、本形態でも、実施の形態１と同様、第１駆動回路部１４１から光源対１２１にパルス信号Ｖ１を断続的に出力すれば、発光素子１２Ａと発光素子１２Ｂとは交互に点灯させることができる。また、第２駆動回路部１４２から光源対１２２にパルス信号Ｖ２を断続的に出力すれば、発光素子１２Ｃと発光素子１２Ｄとは交互に点灯させることができる。
【００７３】
なお、本形態では、各光源において、２つの発光素子が直列に接続されているため、電位Ｖdd、Ｖ1H、Ｖ1L、Ｖss、Ｖf1、Ｖf2は、次式（５）〜（８）
発光素子１２Ａが点灯
Ｖdd − Ｖ1L ＞ ２×Ｖf1 ・・（５）
発光素子１２Ａが消灯
Ｖdd − Ｖ1H ＜ ２×Ｖf1 ・・（６）
発光素子１２Ｂが点灯
Ｖ1H − Ｖss ＞ ２×Ｖf2 ・・（７）
発光素子１２Ｂが消灯
Ｖ1L − Ｖss ＜ ２×Ｖf2 ・・（８）
を満たすように設定してある。例えば、電位Ｖdd、Ｖ1H、Ｖ1L、Ｖss、Ｖf1、Ｖf2は以下の値
Ｖdd ＝ ５Ｖ
Ｖ1H ＝ ３Ｖ
Ｖ1L ＝ ２Ｖ
Ｖss ＝ ０Ｖ
Ｖf1 ＝ Ｖf2 ＝１．３〜１．４Ｖ
である。
【００７４】
［実施の形態４］
図１０は、本発明の実施の形態４に係る光学式位置検出位置１０および位置検出機能付き表示装置１００の構成を模式的に示す説明図であり、図１０（ａ）、（ｂ）は、位置検出機能付き表示装置１００の要部を斜め上からみた様子を模式的に示す説明図、および横方向からみた様子を模式的に示す説明図である。図１１は、本発明の実施の形態４に係る光学式位置検出位置１０における発光素子に対する駆動内容を示す説明図であり、図１１（ａ）、（ｂ）は、位置検出用光源装置１１の光源（発光素子１２）の位置を示す説明図、および位置検出用光源装置１１の光源駆動回路１４等の説明図である。なお、本形態の基本的な構成は実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。
【００７５】
図１０（ａ）、（ｂ）に示す位置検出機能付き表示装置１００も、実施の形態１と同様、画像投射装置２００（画像生成装置）と、スクリーン部材８とを備えた投射型表示装置として構成されている。かかる位置検出機能付き表示装置１００の光学式位置検出装置１０において、実施の形態１では、位置検出用光源装置１１は、検出領域１０Ｒと略相似形の平面形状を有する導光板６０と、検出光Ｌ２を出射する複数の線状光源体１３とを備えていた。しかるに本形態では、図１０（ａ）、（ｂ）および図１１（ａ）に示すように、導光板６０と、導光板６０の角部分に赤外光からなる検出光Ｌ２を出射する発光ダイオード等からなる発光素子１２（発光素子１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ）とを備えた構成になっており、補助導光板等は用いられていない。
【００７６】
かかる構成の光学位置検出装置１０では、発光素子１２（発光素子１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ）から出射された検出光Ｌ２は、導光板６０の角部分から内部に進入した後、導光板６０の内部を伝播し、図１０（ａ）、（ｂ）に示すスクリーン部材８に向けて出射される。
【００７７】
ここで、Ｘ座標検出期間において、Ｘ座標検出用第１期間では、導光板６０に対してＸ軸方向の一方側Ｘ１に位置する発光素子１２Ａ、１２Ｃが点灯し、発光素子１２Ｂ、１２Ｄが消灯する。その結果、図７（ａ）を参照して説明したＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａが形成される。Ｘ座標検出用第２期間では、導光板６０に対してＸ軸方向の他方側Ｘ２に位置する発光素子１２Ｂ、１２Ｄが点灯し、発光素子１２Ａ、１２Ｃが消灯する。その結果、図７（ｂ）を参照して説明したＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂが形成される。
【００７８】
また、Ｙ座標検出期間において、Ｙ座標検出用第１期間では、導光板６０に対してＹ軸方向の一方側Ｙ１に位置する発光素子１２Ｂ、１２Ｃが点灯し、発光素子１２Ａ、１２Ｄが消灯する。その結果、図７（ｃ）を参照して説明したＹ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｙａが形成される。Ｙ座標検出用第２期間では、導光板６０においてＹ軸方向の他方側Ｙ２に位置する発光素子１２Ａ、１２Ｄが点灯し、発光素子１２Ｂ、１２Ｃが消灯する。その結果、図７（ｄ）を参照して説明したＹ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｙｂが形成される。従って、対象物体ＯｂのＸ座標およびＹ座標を検出することができる。
【００７９】
このように構成した光学位置検出装置１０でも、実施の形態１〜３を参照して説明した構成の光源駆動回路１４（図４、図８、図９参照）を利用することができる。但し、本形態では、実施の形態１と違って、図１１（ｂ）に示すように、Ｘ座標検出期間およびＹ座標検出期間の双方においてパルス信号Ｖ１、Ｖ２を出力する。その際、Ｘ座標検出期間では、パルス信号Ｖ１、Ｖ２を同相とし、Ｘ座標検出期間では、パルス信号Ｖ１、Ｖ２を逆相とする。その結果、Ｘ座標検出期間では、発光素子１２Ａ、１２Ｃと発光素子１２Ｂ、１２Ｄとを交互に点灯させることができ、Ｙ座標検出期間では、発光素子１２Ａ、１２Ｄと発光素子１２Ｂ、１２Ｃとを交互に点灯させることができる。
【００８０】
［実施の形態５］
図１２は、本発明の実施の形態５に係る光学式位置検出位置１０においてＺ座標を検出する際の説明図である。なお、本形態の基本的な構成は実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。
【００８１】
実施の形態１〜４等で説明した光学式位置検出位置１０において、図１〜図３、図１０、図１１（ａ）に示す発光素子１２（発光素子１２Ａ〜１２Ｂ）を全て点灯させると、スクリーン部材８からＺ軸方向に離間する方向に向けて検出光Ｌ２の強度が単調減少するＺ座標検出用強度分布が形成される。かかるＺ座標検出用強度分布では、Ｚ軸方向における位置と検出光Ｌ２の強度とが一定の関係を有している。このため、対象物体Ｏｂで反射して光検出器３０で検出される光量は、Ｚ座標検出用強度分布における検出光Ｌ２の強度と比例し、対象物体Ｏｂの位置によって規定される値である。従って、位置検出部５０は、Ｚ座標検出期間における光検出器３０の検出結果に基づいて、対象物体ＯｂのＺ座標を検出することができる。
【００８２】
かかるＺ座標を検出する場合、実施の形態１で説明したパルス信号Ｖ１を、Ｘ座標およびＹ座標を検出する際の波形（図１２（ａ）参照）から、図１２（ｂ）に示すように、パルス信号Ｖ１の電位を高電位Ｖ1Hと低電位Ｖ1Lとの中間電位に変化させる。また、パルス信号Ｖ２の電位についても、パルス信号Ｖ１と同様、高電位Ｖ1Hと低電位Ｖ1Lとの中間電位に変化させる。その結果、発光素子１２（発光素子１２Ａ〜１２Ｄ）には、発光素子１２の順方向降下電圧より高い電圧が印加されるので、発光素子１２（発光素子１２Ａ〜１２Ｂ）を全て点灯させることができる。
【００８３】
なお、Ｚ座標を検出する際も、Ｘ座標およびＹ座標の検出と同様な差動を利用する場合には、検出領域１０Ｒを経由せずに光検出器３０に出射光が入射する参照用発光素子を設け、かかる参照用発光素子と、発光素子１２（発光素子１２Ａ〜１２Ｂ）全てとの差動を利用すればよい。
【００８４】
［他の実施の形態］
本発明の光学式位置検出装置１０および位置検出機能付き表示装置１００は、上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００８５】
例えば、上記実施の形態のいずれにおいても、発光素子１２から出射された検出光Ｌ２が導光板６０を介して検出領域１０Ｒに出射される構成であったが、発光素子１２から出射された検出光Ｌ２が導光板６０等を介さずに検出領域１０Ｒに出射される構成であってもよい。例えば、互いに異なる位置に中心光軸を有する複数の発光素子１２から検出領域１０Ｒに向けて検出光Ｌ２を出射する構成の光学式位置検出装置１０に本発明を適用してもよい。
【００８６】
また、上記実施の形態のいずれにおいても、スクリーン部材８を介して検出領域１０Ｒに向けて検出光Ｌ２を出射する構成であったが、スクリーン部材８等を有しない表示装置、あるいはアミューズメント装置その他の機器に用いられる光学式位置検出装置１０に本発明を適用してもよい。例えば、導光板６０と重なるように直視型の表示装置を画像生成装置として配置すれば、直視型の位置検出機能付き表示装置１００を構成することができる。
【符号の説明】
【００８７】
１０・・光学式位置検出装置、１０Ｒ・・検出領域、１１・・位置検出用光源装置、１２・・発光素子、１２Ａ、１２Ｃ・・発光素子（第１光源）、１２Ｂ、１２Ｄ・・発光素子（第２光源）、１４・・光源駆動回路、３０・・光検出器、４０・・半導体ＩＣ、５０・・位置検出部、１００・・位置検出機能付き表示装置、
【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、
検出光を出射する位置検出用光源装置と、
前記対象物体で反射した前記検出光を受光する光検出器と、
前記光検出器での受光結果に基づいて前記対象物体の位置を検出する位置検出部と、
を有し、
前記位置検出用光源装置は、第１光源と第２光源とが直列に電気的接続された光源対と、両端に定電圧が印加された前記光源対に対して前記第１光源と前記第２光源との電気的接続個所にパルス信号を印加して前記第１光源と前記第２光源とを交互に点灯させる光源駆動回路と、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】
前記位置検出部は、前記第１光源が点灯した際の前記光検出器での検出結果と、前記第２光源が点灯した際の前記光検出器での検出結果との比較結果に基づいて前記対象物体の位置を検出することを特徴とする請求項１に記載の光学式位置検出装置。
【請求項３】
前記光源対は、複数対設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の光学式位置検出装置。
【請求項４】
前記光源駆動回路は、半導体ＩＣに構成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の光学式位置検出装置。
【請求項５】
前記第１光源の発光強度の制御および前記第２光源の発光強度の制御は、ＰＷＭ制御により行なわれることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の光学式位置検出装置。
【請求項６】
前記光源対において、前記第１光源および前記第２光源は各々、発光素子を１つずつ備えていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の光学式位置検出装置。
【請求項７】
前記光源対において、前記第１光源は、直列または／および並列に電気的接続された複数の発光素子を備え、前記第２光源は、直列または／および並列に電気的接続された複数の発光素子を備えていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の光学式位置検出装置。
【請求項８】
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を備えた位置検出機能付き表示装置であって、
前記位置検出用光源装置から前記検出光が出射される空間に対して重なる領域に画像を形成する画像生成装置を有していることを特徴とする位置検出機能付き表示装置。
【請求項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、
検出光を出射する位置検出用光源装置と、
前記対象物体で反射した前記検出光を受光する光検出器と、
前記光検出器での受光結果に基づいて前記対象物体の位置を検出する位置検出部と、
を有し、
前記位置検出用光源装置は、第１光源と第２光源とが直列に電気的接続された光源対と、両端に定電圧が印加された前記光源対に対して前記第１光源と前記第２光源との電気的接続個所にパルス信号を印加して前記第１光源と前記第２光源とを交互に点灯させる光源駆動回路と、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】
前記位置検出部は、前記第１光源が点灯した際の前記光検出器での検出結果と、前記第２光源が点灯した際の前記光検出器での検出結果との比較結果に基づいて前記対象物体の位置を検出することを特徴とする請求項１に記載の光学式位置検出装置。
【請求項３】
前記光源対は、複数対設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の光学式位置検出装置。
【請求項４】
前記光源駆動回路は、半導体ＩＣに構成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の光学式位置検出装置。
【請求項５】
前記第１光源の発光強度の制御および前記第２光源の発光強度の制御は、ＰＷＭ制御により行なわれることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の光学式位置検出装置。
【請求項６】
前記光源対において、前記第１光源および前記第２光源は各々、発光素子を１つずつ備えていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の光学式位置検出装置。
【請求項７】
前記光源対において、前記第１光源は、直列または／および並列に電気的接続された複数の発光素子を備え、前記第２光源は、直列または／および並列に電気的接続された複数の発光素子を備えていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の光学式位置検出装置。
【請求項８】
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を備えた位置検出機能付き表示装置であって、
前記位置検出用光源装置から前記検出光が出射される空間に対して重なる領域に画像を形成する画像生成装置を有していることを特徴とする位置検出機能付き表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−１８５８１６（Ｐ２０１１−１８５８１６Ａ）
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５２８１６（Ｐ２０１０−５２８１６）
【出願日】平成２２年３月１０日（２０１０．３．１０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１０日（２０１０．３．１０）
【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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