光学式位置検出装置および光学式位置検出方法
【課題】温度センサ等を追加しなくても、環境温度の変化に応じた適正な補正を行うことのできる光学式位置検出装置および光学式位置検出方法を提供すること。
【解決手段】光学式位置検出装置１０および光学式位置検出方法において、補正条件決定部６４は、対象物体Ｏｂが存在しないデフォルト状態により位置検出部５０で検出されたデフォルト二次元座標データの第１座標値と第２座標値との比較結果に基づいて補正条件を決定し、位置検出部５０により対象物体Ｏｂの二次元座標データを検出する際、補正条件に対応する補正が行われる。従って、環境温度を直接、測定しなくても、温度補正を行うことができるので、検出用光源１２からの検出光の出射強度が環境温度によって変化した場合でも、対象物体Ｏｂの二次元座標データを精度よく検出することができる。
【解決手段】光学式位置検出装置１０および光学式位置検出方法において、補正条件決定部６４は、対象物体Ｏｂが存在しないデフォルト状態により位置検出部５０で検出されたデフォルト二次元座標データの第１座標値と第２座標値との比較結果に基づいて補正条件を決定し、位置検出部５０により対象物体Ｏｂの二次元座標データを検出する際、補正条件に対応する補正が行われる。従って、環境温度を直接、測定しなくても、温度補正を行うことができるので、検出用光源１２からの検出光の出射強度が環境温度によって変化した場合でも、対象物体Ｏｂの二次元座標データを精度よく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および光学式位置検出方法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透光部材を介して対象物体に向けて検出光を出射し、対象物体で反射した検出光が透光部材を透過して受光部で検出されるものが提案されている（特許文献１参照）。また、複数の検出用光源の各々から出射された検出光を、板状のライトガイドを介して出射し、対象物体で反射した検出光を受光部で検出する方式の光学式位置検出装置も提案されている（特許文献２、３参照）。
【０００３】
かかる光学式位置検出装置では、複数の検出用光源のうちの一部の検出用光源が点灯した際の受光部での受光強度と、他の一部の検出用光源が点灯した際の受光部での受光強度との比較結果に基づいて対象物体の位置を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００３−５３４５５４号公報
【特許文献２】特開２０１０−１２７６７１号公報
【特許文献３】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】
【０００５】
しかしながら、光学式位置検出装置において検出用光源として用いられる発光ダイオード（ＬＥＤ）は、温度により、出射強度やピーク波長がシフトしてしまうため、特許文献１〜３に記載の構成のままでは、環境温度が変化した際、検出精度が著しく低下するという問題点がある。例えば、図１１（ａ）において、環境温度が２０℃のとき、対象物体のＸＹ座標値（８３０，１６０）であると検出されている場合でも、環境温度が変化すると、対象物体のＸ座標値は、図１１（ａ）に黒丸および実線Ｌ８１で示すようにシフトする一方、対象物体のＹ座標値は、図１１（ａ）に白丸および破線Ｌ８２で示すようにシフトする。その結果、対象物体が実際の位置が同一であっても、図１１（ｂ）に示すように、環境温度が低い場合には、対象物体が中央寄りの位置にあると誤検出され、環境温度が高い場合には、対象物体が外側の位置にあると誤検出されてしまう。それ故、特許文献１〜３に記載の構成のままでは、環境温度が大きく変化するような場所では使用できない。
【０００６】
かといって、光学式位置検出装置に温度センサーを追加し、かかる温度センサーでの検出結果に基づいて温度補正を行うと、部材を追加する必要がある分だけ、コストが嵩んでしまう。
【０００７】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、温度センサー等を追加しなくても、環境温度の変化に応じた適正な補正を行うことのできる光学式位置検出装置および光学式位置検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、検出光を出射する複数の検出用光源と、該複数の検出用光源を順次点灯させる光源駆動部と、前記対象物体で反射した前記検出光を受光する受光部と、前記複数の検出用光源が順次点灯した際の前記検出光の受光部での受光強度に基づいて前記対象物体の少なくとも二次元座標データを検出する位置検出部と、前記対象物体が存在しない状態で前記複数の検出用光源が順次点灯した際に前記位置検出部で検出されたデフォルト二次元座標データの前記第１座標値と前記第２座標値との比較結果に基づいて補正条件を決定する補正条件決定部と、を有し、前記位置検出部において前記対象物体の前記二次元座標データを検出する際、前記補正条件に対応する補正が行われることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、検出光を出射する複数の検出用光源を順次点灯させた際の受光部での受光強度に基づいて対象物体の少なくとも二次元座標データを検出する検出動作を行う光学式位置検出方法であって、前記対象物体が存在しない状態で前記検出動作を行い、得られたデフォルト二次元座標データの第１座標値と第２座標値との比較結果に基づいて補正条件を決定する補正条件決定工程と、前記対象物体が存在する状態で前記検出動作を行った際の前記受光部での受光強度に基づいて前記対象物体の二次元座標データを検出する位置検出工程と、を有し、前記位置検出工程では、前記対象物体の前記二次元座標データを検出する際、前記補正条件に対応する補正を行うことを特徴とする。
【００１０】
本発明では、対象物体が存在しない状態で検出動作を行い、得られたデフォルト二次元座標データを得るとともに、かかるデフォルト二次元座標データの第１座標値と第２座標値との比較結果に基づいて補正条件を設定し、かかる補正条件に基づいて、二次元座標データを検出する際に補正を行う。すなわち、対象物体が存在しない状態で検出動作を行うと、検出光の漏れ光のみが受光部に入射するので、得られたデフォルト二次元座標データにおいては、第１座標値と第２座標値とは、基本的には、同一の値になる。しかるに、環境温度の変化によって、複数の検出用光源において出射強度の変動があると、得られたデフォルト二次元座標データにおいては、第１座標値と第２座標値とは異なる値となり、第１座標値と第２座標値との比較結果は、複数の検出用光源に対する環境温度の影響が合成された値となる。それ故、デフォルト二次元座標データの第１座標値と第２座標値との比較結果に基づいて補正条件を設定し、かかる補正条件に基づいて、二次元座標データを検出する際に補正を行えば、温度を直接、測定しなくても、温度補正を行うことができる。それ故、本発明によれば、環境温度が大きく変化するような環境でも、対象物体の位置を精度よく検出することができる。
【００１１】
本発明は、前記検出用光源が赤外光を出射する発光ダイオードである場合に適用すると特に効果的である。
【００１２】
本発明において、前記位置検出部は、前記対象物体が存在する状態で前記複数の検出用光源が順次点灯した際の前記受光部での受光強度に基づいて前記対象物体の第１二次元座標データを取得する第１二次元座標データ取得部と、前記補正条件に基づいて前記第１二次元座標データに前記補正を行って第２二次元座標データを取得する第２二次元座標データ取得部と、を備えている構成を採用することができる。
【００１３】
かかる構成に対応する光学式位置検出方法においては、前記補正を行うにあたっては、前記位置検出工程において、前記対象物体が存在する状態で前記検出動作を行った際の前記受光部での受光強度に基づいて前記対象物体の第１二次元座標データを取得する第１二次元座標データ取得工程と、該第１二次元座標データ取得工程の後、前記補正条件により前記第１二次元座標データに前記補正を行って第２二次元座標データを取得する第２二次元座標データ取得工程と、を行う。
【００１４】
本発明において、前記位置検出部が前記対象物体の前記二次元座標データを検出する際に前記補正条件に基づいて前記複数の検出用光源からの前記検出光の出射強度に前記補正を行う出射強度補正部を有している構成を採用してもよい。
【００１５】
かかる構成に対応する光学式位置検出方法においては、前記補正を行うにあたっては、前記位置検出工程を行う際、前記補正条件に基づいて前記複数の検出用光源からの前記検出光の出射強度に前記補正を行う。
【００１６】
本発明において、前記検出動作では、前記複数の検出用光源のうち、一部の検出用光源と他の一部の検出用光源とを交互に点灯させる第１点灯動作と、該第１点灯動作とは異なる組み合わせで、一部の検出用光源と他の一部の検出用光源とを交互に点灯させる第２点灯動作と、を行い、前記検出動作では、前記第１点灯動作時および前記第２点灯動作時のいずれにおいても、前記一部の検出用光源を点灯させた際の前記受光部での受光強度と、前記他の一部の検出用光源を点灯させた際の前記受光部での受光強度とが等しくなるように前記複数の検出用光源に対する駆動電流を調整したときの前記一部の検出用光源に対する駆動電流値と前記他の一部の検出用光源に対する駆動電流値との比較結果に基づいて前記二次元座標データを検出することが好ましい。かかる構成によれば、受光部において受光強度と出力電流との関係が温度によって変動した場合でも、かかる変動の影響を受けずに対象物体の二次元座標データを得ることができる。
【００１７】
本発明は、前記一部の検出用光源から出射された検出光、および前記他の一部の検出用光源から出射された検出光は、ライトガイドによって、当該ライトガイドの他方端から一方端側に向けて出射強度が減少する検出光、および一方側から他方側に向けて出射強度が増大する検出光として出射される光学式位置検出方法や光学式位置検出装置に適用すると効果が大きい。すなわち、ライトガイドによって所定の光強度分布を形成する方式の場合、検出用光源からの出射光量が温度変化によって変動すると、光強度分布が変化するため、検出用光源の温度特性の影響を受けやすいが、本発明によれば、かかる方式の場合でも、温度変化の影響を適正に補正することができるので、検出精度の低下を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明を適用した位置検出システムの要部等を示す説明図である。
【図２】本発明を適用した光学式位置検出装置で用いた検出光の説明図である。
【図３】本発明を適用した位置検出システムに用いた光学式位置検出装置の電気的構成を示す説明図である。
【図４】本発明を適用した光学式位置検出装置において検出用光源を所定のパターンで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５】本発明を適用した光学式位置検出装置において、検出用光源から出射された検出光によって位置検出用の光強度分布が形成される様子を示す説明図である。
【図６】本発明を適用した光学式位置検出装置での位置検出原理を模式的に示す説明図である。
【図７】本発明を適用した光学式位置検出装置で用いた検出用光源の温度特性を示すグラフである。
【図８】本発明を適用した光学式位置検出装置において温度補正に利用したデフォルト二次元座標データの説明図である。
【図９】本発明を適用した光学式位置検出装置の動作を示す説明図である。
【図１０】本発明を適用した別の光学式位置検出装置の電気的構成を示す説明図である。
【図１１】光学式位置検出装置において環境温度の変化に伴って検出結果がシフトする様子を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、添付図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明においては、表示装置の表示面等の情報が表示される視認面に沿う方向において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軸として説明する。従って、Ｚ軸方向は、視認面に対して交差する方向であり、以下の説明において、Ｚ軸方向は、視認面に対する法線方向である。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、Ｚ軸方向において視認面（表示面）から離間する方向（一方側）をＺ１側とし、他方側をＺ２側として示してある。また、以下の説明では、二次元座標データをＸＹ座標データとする。このため、二次元座標データにおける「第１座標値」はＸ座標値に相当し、「第２座標値」はＹ座標値に相当する。
【００２０】
［位置検出システムの構成］
（位置検出システムの全体構成）
図１は、本発明を適用した位置検出システムの要部等を示す説明図である。図２は、本発明を適用した光学式位置検出装置で用いた検出光の説明図であり、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、対象物体で反射した光が受光部で受光される様子を平面的に示す説明図、対象物体で反射した光が受光部で受光される様子を断面的に示す説明図、およびライトガイド内での検出光の減衰状態を示す説明図である。
【００２１】
図１および図２（ａ）、（ｂ）に示すように、本形態の位置検出システム１００は、有機エレクトロルミネッセンス装置やプラズマ表示装置等の直視型電気光学装置からなる表示装置８（視認面構成部材）と、表示装置８の視認面８０（表示面）側に位置する対象物体Ｏｂの位置を光学的に検出する光学式位置検出装置１０とを有している。
【００２２】
光学式位置検出装置１０は、視認面８０に対してＺ軸方向の一方側Ｚ１で重なる空間を検出対象空間１０Ｒ（検出光Ｌ２の出射空間）としており、検出対象空間１０Ｒに後述するライトガイド１３を介して検出光Ｌ２を出射する複数の検出用光源１２（検出用光源１２Ａ〜１２Ｄ）と、検出用光源１２から出射された検出光Ｌ２のうち、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Ｌ２（検出光Ｌ３）の一部を検出する受光部３０とを備えている。
【００２３】
本形態においては、複数の検出用光源１２として、４つの検出用光源１２Ａ〜１２Ｄが用いられている。複数の検出用光源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を発散光として出射する。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。
【００２４】
また、本形態の光学式位置検出装置１０は、ポリカーボネートやアクリル樹脂等の透明な樹脂板等からなるライトガイド１３を備えており、検出用光源１２から出射された検出光Ｌ２は、ライトガイド１３を介してＺ軸方向の一方側Ｚ１に出射され、かかる検出光Ｌ２が出射される空間によって検出対象空間１０Ｒが構成されている。ここで、ライトガイド１３は表示装置８に対してＺ軸方向の一方側Ｚ１に重ねて配置されている。このため、表示装置８が生成した画像は、ライトガイド１３の光出射面１３ｓに表示される。それ故、本形態では、ライトガイド１３の光出射面１３ｓは、表示装置８の実質的な表示面として利用される。
【００２５】
本形態において、ライトガイド１３は、略長方形の平面形状を有しており、ライトガイド１３において、検出対象空間１０Ｒに向いている面が光出射面１３ｓであり、光出射面１３ｓに交差する外周側面１３ｍにおいて、４つの角部１３ａ〜１３ｄには、４つの検出用光源１２（検出用光源１２Ａ〜１２Ｄ）が発光面を向けている。従って、ライトガイド１３の角部１３ａ〜１３ｄは、検出用光源１２から出射された検出光Ｌ２が入射する光入射部１３ｅ〜１３ｈとして用いられている。本形態において、光入射部１３ｅ〜１３ｈは、角部１３ａ〜１３ｄを面取りした部分からなる。また、４つの検出用光源１２は、ライトガイド１３において対角に位置する角部に中心光軸を向けている。より具体的には、角部１３ａに配置された検出用光源１２Ａは、対角の角部１３ｂに中心光軸を向け、角部１３ｂに配置された検出用光源１２Ｂは、対角の角部１３ａに中心光軸を向けている。同様に、角部１３ｃに配置された検出用光源１２Ｃは、対角の角部１３ｄに中心光軸を向け、角部１３ｄに配置された検出用光源１２Ｄは、対角の角部１３ｃに中心光軸を向けている。
【００２６】
かかるライトガイド１３の背面１３ｔには、微細な凹凸等からなる反射部が設けられており、このような反射部によって、角部１３ａ〜１３ｄから入射して内部を伝播する光は、その伝播方向に進むに従って徐々に偏向されて光出射面１３ｓよりＺ軸方向の一方側Ｚ１に向けて出射される。従って、検出用光源１２から出射された検出光Ｌ２は、ライトガイド１３の角部１３ａ〜１３ｄから入射した後、ライトガイド１３内部を伝播しながら光出射面１３ｓから出射される。例えば、検出用光源１２Ａから出射された検出光Ｌ２ａは、ライトガイド１３の内部において矢印Ａで示す方向に進行しながら、光出射面１３ｓから出射される。検出用光源１２Ｂから出射された検出光Ｌ２ｂは、ライトガイド１３の内部において矢印Ａで示す方向とは逆方向に進行しながら、光出射面１３ｓから出射される。検出用光源１２Ｃから出射された検出光Ｌ２ｃは、ライトガイド１３の内部において矢印Ｃで示す方向に進行しながら、光出射面１３ｓから出射される。検出用光源１２Ｄから出射された検出光Ｌ２ｄは、ライトガイド１３の内部において矢印Ｃで示す方向とは逆方向に進行しながら、光出射面１３ｓから出射される。
【００２７】
かかる構成の光学式位置検出装置１０においては、例えば、ライトガイド１３から検出対象空間１０Ｒに出射される検出光Ｌ２ａの光量は、図２（ｃ）に実線で示すように、検出用光源１２Ａからの距離に伴って減衰する。また、ライトガイド１３から検出対象空間１０Ｒに出射される検出光Ｌ２ｂの光量は、図２（ｃ）に点線で示すように、検出用光源１２Ｂからの距離に伴って減衰する。他の検出用光源１２Ｃ、１２Ｄから出射された検出光Ｌ２ｃ、Ｌ２ｄも同様に減衰しながら光出射面１３ｓから出射される。従って、検出光Ｌ２は、図５等を参照して後述する光強度分布を検出対象空間１０Ｒに形成する。
【００２８】
なお、ライトガイド１３の光出射側には、検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの均一化を図るために、必要に応じて、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。また、本形態では、検出光Ｌ２として赤外光が用いられており、表示装置８において画像の表示に用いられる光（可視光）とは波長が相違する。このため、ライトガイド１３の背面１３ｔあるいは光出射面１３ｓに赤外光に対する凹凸等の反射部を設けても、画像の表示には大きな支障がない。
【００２９】
（受光部３０の構成）
受光部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の外側のうち、ライトガイド１３の辺部の略中央位置で検出対象空間１０Ｒに受光部を向けている。本形態において、受光部３０は、検出光Ｌ２の中心ピークと略重なる位置に感度領域を備えたフォトダイオード等からなる。
【００３０】
（参照用光源１２Ｒの構成）
本形態の光学式位置検出装置１０は、検出対象空間１０Ｒを経由せずに受光部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。このような参照用光源１２Ｒを利用すれば、検出用光源１２Ａ〜１２Ｄや受光部３０の初期条件を設定する際、参照用光源１２Ｒから出射された参照光Ｌｒの受光部３０での検出強度を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の二次元座標データ（ＸＹ座標データ）を検出する際、受光部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の受光部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。
【００３１】
（光学式位置検出装置１０の電気的構成）
図３は、本発明を適用した位置検出システム１００に用いた光学式位置検出装置１０の電気的構成を示す説明図である。本形態の位置検出システム１００に用いた光学式位置検出装置１０において、検出用光源１２、参照用光源１２Ｒおよび受光部３０は、図３に示す制御用ＩＣ７０に電気的に接続されており、かかる制御用ＩＣ７０は制御装置６０に電気的接続されている。制御用ＩＣ７０は、基準クロック、Ａ相基準パルス、Ａ相基準パルスに対して逆相のＢ相基準パルス、タイミング制御パルス、同期クロック等を生成する複数の回路（図示せず）を有している。また、制御用ＩＣ７０は、Ａ相基準パルスに基づいて所定の駆動パルスを生成するパルス発生器７５ａと、Ｂ相基準パルスに基づいて所定の駆動パルスを生成するパルス発生器７５ｂと、パルス発生器７５ａおよびパルス発生器７５ｂが生成した駆動パルスを検出用光源１２（検出用光源１２Ａ〜１２Ｄ）および参照用光源１２Ｒの何れに印加するかを制御するスイッチ部７６とを有している。かかるパルス発生器７５ａ、７５ｂ、およびスイッチ部７６は光源駆動部５１を構成している。
【００３２】
また、制御用ＩＣ７０は、受光部３０での検出結果を増幅する増幅部等を備えた受光量測定部７３と、受光量測定部７３での測定結果に基づいてパルス発生器７５ａ、７５ｂを制御して検出用光源１２および参照用光源１２Ｒに供給する駆動パルスの電流レベルを調整する調整量算出部７４とを備えている。かかる受光量測定部７３および調整量算出部７４は、位置検出部５０の一部の機能を担っている。
【００３３】
ここで、制御用ＩＣ７０は、パーソナルコンピューター等の上位の制御装置６０の制御部６１によって制御されており、かかる制御装置６０は、受光量測定部７３および調整量算出部７４とともに位置検出部５０を構成する座標取得部５５を有している。従って、本形態において、位置検出部５０は、制御用ＩＣ７０の受光量測定部７３および調整量算出部７４と、上位の制御装置６０（パーソナルコンピューター）の座標取得部５５とによって構成されている。
【００３４】
本形態では、後述する理由から、座標取得部５５は、対象物体Ｏｂが存在する状態で複数の検出用光源１２が順次点灯した際の受光部３０での受光強度に基づいて対象物体Ｏｂの第１二次元座標データを取得する第１二次元座標データ取得部５５１と、第１二次元座標データに補正を行って第２二次元座標データを取得する第２二次元座標データ取得部５５２とを備えている。また、制御装置６０は、対象物体Ｏｂが存在しないデフォルト状態で複数の検出用光源１２が順次点灯した際に位置検出部５０で検出されたデフォルト二次元座標データ（ＸＹ座標データ）のＸ座標値（第１座標値）とＹ座標値（第２座標値）との比較結果に基づいて補正条件を決定する補正条件決定部６４と、Ｘ座標値とＹ座標値との比較結果に対応する補正データが記憶されている補正データメモリー６６とを備えている。なお、第２二次元座標データ取得部５５２は、補正データメモリー６６に記憶されている補正データのうち、補正条件決定部６４により指定された補正データに基づいて補正を行う。
【００３５】
本形態において、座標取得部５５や補正条件決定部６４は、制御装置６０において、メモリー（図示せず）に予め格納されたプログラムに基づいて行われる動作を機能的に示す部分である。
【００３６】
（光強度分布の説明）
図４は、本発明を適用した光学式位置検出装置１０において検出用光源１２（検出用光源１２Ａ〜１２Ｄ）を所定のパターンで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５は、本発明を適用した光学式位置検出装置１０において、検出用光源１２から出射された検出光Ｌ２によって位置検出用の光強度分布が形成される様子を示す説明図である。なお、図４では、点灯している検出用光源１２についてはグレーで表してある。
【００３７】
図１および図２において、本形態の光学式位置検出装置１０では、検出用光源１２Ａが点灯する一方、他の検出用光源１２Ｂ〜１２Ｄが消灯状態にあると、検出対象空間１０Ｒには、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１およびＹ軸方向の一方側Ｙ１の角部をピークとする光強度分布が形成され、かかる光強度分布において強度は直線的に変化している。また、検出用光源１２Ｂが点灯する一方、他の検出用光源１２Ａ、１２Ｃ、１２Ｄが消灯状態にあると、検出対象空間１０Ｒには、Ｘ軸方向の他方側Ｘ２およびＹ軸方向の他方側Ｙ２の角部をピークとする光強度分布が形成され、かかる光強度分布において強度は直線的に変化している。また、検出用光源１２Ｃが点灯する一方、他の検出用光源１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｄが消灯状態にあると、検出対象空間１０Ｒには、Ｘ軸方向の他方側Ｘ２およびＹ軸方向の一方側Ｙ１の角部をピークとする光強度分布が形成され、かかる光強度分布において強度は直線的に変化している。また、検出用光源１２Ｄが点灯する一方、他の検出用光源１２Ａ〜１２Ｃが消灯状態にあると、検出対象空間１０Ｒには、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１およびＹ軸方向の他方側Ｙ２の角部をピークとする光強度分布が形成され、かかる光強度分布において、強度は直線的に変化している。
【００３８】
従って、図４（ａ）に示すように、検出用光源１２Ａ、１２Ｄが点灯状態にあって他の検出用光源１２Ｂ、１２Ｃが消灯状態にあると、図５（ａ）に示すように、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に向かって検出光の強度が単調減少するＸ座標検出用第１光強度分布Ｌ２Ｘａ（第１座標検出用第１光強度分布）が形成される。本形態において、Ｘ座標検出用第１光強度分布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の強度が直線的に減少し、かつ、Ｙ軸方向では、検出光Ｌ２の強度が一定である。
【００３９】
これに対して、図４（ｂ）に示すように、検出用光源１２Ｂ、１２Ｃが点灯状態にあって他の検出用光源１２Ａ、１２Ｄが消灯状態にあると、図５（ｂ）に示すように、Ｘ軸方向の他方側Ｘ２から一方側Ｘ１に向かって検出光の強度が単調減少するＸ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｘｂ（第１座標検出用第２光強度分布）が形成される。本形態において、Ｘ座標検出用第２光強度分布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の強度が直線的に減少し、かつ、Ｙ軸方向では、検出光Ｌ２の強度が一定である。
【００４０】
ここで、ライトガイド１３および検出対象空間１０Ｒは、Ｚ軸方向からみたときいずれも長方形であって、双方の中心が一致している。それ故、ライトガイド１３を基準に光強度分布をＸ軸方向で対称に形成すれば、検出対象空間１０Ｒにおいても、光強度分布をＸ軸方向で対称に形成することができる。
【００４１】
また、図４（ｃ）に示すように、検出用光源１２Ａ、１２Ｃが点灯状態にあって他の検出用光源１２Ｂ、１２Ｄが消灯状態にあると、図５（ｃ）に示すように、Ｙ軸方向の一方側Ｙ１から他方側Ｙ２に向かって検出光の強度が単調減少するＹ座標検出用第１光強度分布Ｌ２Ｙａ（第２座標検出用第１光強度分布）が形成される。本形態において、Ｙ座標検出用第１光強度分布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の強度が直線的に減少し、かつ、Ｘ軸方向では、検出光Ｌ２の強度が一定である。
【００４２】
これに対して、図４（ｄ）に示すように、検出用光源１２Ｂ、１２Ｄが点灯状態にあって他の検出用光源１２Ａ、１２Ｃが消灯状態にあると、図５（ｄ）に示すように、Ｙ軸方向の他方側Ｙ２から一方側Ｙ１に向かって検出光の強度が単調減少するＹ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｙｂ（第２座標検出用第２光強度分布）が形成される。本形態において、Ｙ座標検出用第２光強度分布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の強度が直線的に減少し、かつ、Ｘ軸方向では、検出光Ｌ２の強度が一定である。
【００４３】
ここで、ライトガイド１３および検出対象空間１０Ｒは、Ｚ軸方向からみたときいずれも長方形であって、双方の中心が一致している。それ故、ライトガイド１３を基準に光強度分布をＹ軸方向で対称に形成すれば、検出対象空間１０Ｒにおいても、光強度分布をＹ軸方向で対称に形成することができる。
【００４４】
（Ｘ座標値検出の基本原理）
図６は、本発明を適用した光学式位置検出装置１０での位置検出原理を模式的に示す説明図であり、図６（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で反射した検出光の強度が等しくなるように検出光の光強度分布を調整する様子を示す説明図である。
【００４５】
本形態の光学式位置検出装置１０においては、検出用光源１２を点灯させて検出対象空間１０Ｒに検出光Ｌ２の光強度分布を形成するとともに、対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ２を受光部３０で検出し、かかる受光部３０での検出結果に基づいて、位置検出部５０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６を参照して座標検出の原理を説明する。
【００４６】
本形態の光学式位置検出装置１０においては、図５（ａ）、（ｂ）を参照して説明したＸ座標検出用第１光強度分布Ｌ２ＸａおよびＸ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｘｂを利用してＸ軸方向の位置（Ｘ座標値／第１座標値）を検出する。その際、検出用光源１２Ａ、１２Ｄと検出用光源１２Ｂ、１２Ｃとを逆相に駆動する。より具体的には、Ｘ座標検出用第１期間において、検出用光源１２Ａ、１２Ｄを点灯させる一方、検出用光源１２Ｂ、１２Ｃを消灯させ、図５（ａ）に示すＸ座標検出用第１光強度分布Ｌ２Ｘａを形成する。次に、検出用光源１２Ａ、１２Ｄを消灯させる一方、検出用光源１２Ｂ、１２Ｃを点灯させ、図５（ｂ）に示すＸ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｘｂを形成する。従って、検出対象空間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受光部３０により検出される。ここで、Ｘ座標検出用第１光強度分布Ｌ２Ｘａ、およびＸ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｘｂは、一定の分布を有している。それ故、位置検出部５０は、Ｘ座標検出用第１期間における受光部３０での検出強度と、Ｘ座標検出用第２期間における受光部３０での検出強度との比較を行えば、図６を参照して以下に説明する方法等により、対象物体ＯｂのＸ座標値を検出することができる。
【００４７】
まず、図６（ａ）に示すように、光源駆動部５１は、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光強度分布Ｌ２ＸａおよびＸ座標検出用第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順次形成する。この状態で、Ｘ座標検出用第１期間における受光部３０での検出値ＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間における受光部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。
【００４８】
これに対して、Ｘ座標検出用第１期間における受光部３０での検出値ＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間における受光部３０での検出値ＬＸｂとが相違している場合、光源駆動部５１は、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６（ｂ）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光強度分布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光強度分布Ｌ２Ｘｂを順次形成する。そして、Ｘ座標検出用第１期間における受光部３０での検出値ＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間における受光部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検出用光源１２Ａ、１２Ｄに対する制御量（電流値）と、検出用光源１２Ａ、１２Ｄに対する制御量（電流値）との比あるいは差等により、位置検出部５０は、対象物体ＯｂのＸ座標値を検出することができる。また、Ｘ座標検出用第１期間での検出用光源１２に対する制御量の調整量ΔＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間での検出用光源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、対象物体ＯｂのＸ座標値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受光部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。
【００４９】
（Ｙ座標値検出の基本原理）
本形態の光学式位置検出装置１０においては、図５（ｃ）、（ｄ）を参照して説明したＹ座標検出用第１光強度分布Ｌ２ＹａおよびＹ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｙｂを利用してＹ軸方向の位置（Ｙ座標／第２座標値）を検出する。より具体的には、検出用光源１２Ａ、１２Ｃと検出用光源１２Ｂ、１２Ｄとを逆相に駆動する。すなわち、図４（ｃ）に示すように、Ｙ座標検出用第１期間においては、検出用光源１２Ａ、１２Ｃを点灯させる一方、検出用光源１２Ｂ、１２Ｄを消灯させ、図５（ｃ）に示すＹ座標検出用第１光強度分布Ｌ２Ｙａを形成する。次に、Ｙ座標検出用第２期間において、図４（ｄ）に示すように、検出用光源１２Ａ、１２Ｃを消灯させる一方、検出用光源１２Ｂ、１２Ｄを点灯させ、図５（ｄ）に示すＹ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｙｂを形成する。従って、位置検出部５０は、Ｙ座標検出用第１期間における受光部３０での検出値ＬＹａと、Ｙ座標検出用第２期間における受光部３０での検出値ＬＹｂとを比較する等、Ｘ座標値を検出した方法と同様な方法により、対象物体ＯｂのＹ座標値を検出することができる。
【００５０】
（参照用光源１２Ｒを用いての座標検出）
上記の座標検出を行う際、検出光Ｌ２のみを用いてもよいが、本形態の光学式位置検出装置１０では、参照用光源１２Ｒが設けられている。従って、対象物体ＯｂのＸ座標値およびＹ座標値を検出する際、検出用光源１２同士の差動に代えて、受光部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の受光部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。より具体的には、受光部３０での検出強度が等しくなるように参照用光源１２Ｒと一部の検出用光源１２とを差動させた際の検出用光源１２に対する駆動電流と、受光部３０での検出強度が等しくなるように参照用光源１２Ｒと他の一部の検出用光源１２とを差動させた際の検出用光源１２に対する駆動電流との差や比を用いて対象物体Ｏｂの位置を検出することができる。ここで、検出用光源１２および参照用光源１２Ｒは共通の光源駆動部５１により駆動されている。このため、検出用光源１２および参照用光源１２Ｒに供給される駆動信号に強度変動が発生しても、かかる強度変動の影響等を受けずに対象物体Ｏｂの位置を検出することができる。
【００５１】
（検出用光源１２の温度特性）
図７は、本発明を適用した光学式位置検出装置１０で用いた検出用光源１２の温度特性を示すグラフであり、図７（ａ）、（ｂ）は、環境温度と相対放射束（出射光量）との関係を示すグラフ、および環境温度とピーク波長との関係を示すグラフである。
【００５２】
図７に示すように、本形態の光学式位置検出装置１０において検出用光源１２として用いられる発光ダイオード（ＬＥＤ）は、温度により、出射光量やピーク波長がシフトしてしまう。すなわち、図７（ａ）に示すように、検出用光源１２は、温度が低下すると出射光量が増大する。また、図７（ｂ）に示すように、検出用光源１２は、温度が低下するとピーク波長が短波長側にシフトする。従って、光学式位置検出装置１０の使用環境の温度が変化すると、対象物体Ｏｂの位置を検出した際、図５を参照して説明した光強度分布のバランスが崩れるため、以下に説明した温度補正を行わないと、図１１を参照して説明したように、検出精度が低下する。
【００５３】
（温度補正の基本原理）
図８は、本発明を適用した光学式位置検出装置１０において温度補正に利用したデフォルト二次元座標データの説明図であり、図８（ａ）、（ｂ）は、デフォルト二次元座標データの座標値の温度変化を示すグラフ、およびデフォルト二次元座標データの座標値の差の温度変化を示すグラフである。
【００５４】
本形態では、光学式位置検出装置１０を製造した後の最終調整段階で、環境温度が＋２０℃の条件、かつ、検出対象空間１０Ｒに対象物体Ｏｂが存在しないデフォルト状態で、図４〜図６を参照して説明した位置検出動作を行う。その際、検出対象空間１０Ｒに対象物体Ｏｂが存在しない状態でも、検出光Ｌ２の漏れ光の一部が受光部３０に入射するので、かかる入射光の受光部３０での受光強度に基づいて、位置検出が行われる。その結果、得られた二次元座標データがデフォルト二次元座標データである。かかるデフォルト二次元座標データは、本来、検出対象空間１０Ｒの中心位置（二次元座標データ（５１１．５，５１１．５）に相当する。但し、検出用光源１２のレイアウト等の影響により、受光部３０に対する漏れ光の入射量のバランスがずれている場合、デフォルト二次元座標データは、検出対象空間１０Ｒの中心位置（二次元座標データ（５１１．５，５１１．５）からずれることになる。そこで、光学式位置検出装置１０では、環境温度が＋２０℃の条件で求めたデフォルト二次元座標データをデフォルト値として設定してある。
【００５５】
このため、光学式位置検出装置１０を実使用時には、検出対象空間１０Ｒに対象物体Ｏｂが存在しないデフォルト状態での漏れ光の入射量のバランスのずれについては既に補正されているので、以降、環境温度が２０℃の条件でデフォルト二次元座標データを検出すると、デフォルト二次元座標データは、検出対象空間１０Ｒの中心位置（二次元座標データ（５１１．５，５１１．５）となる。
【００５６】
本形態では、環境温度が２０℃から変動すると、検出用光源１２（発光ダイオード）の温度特性の影響を受けて、デフォルト二次元座標データがシフトし、かつ、図８に示すように、デフォルト二次元座標データのＸ座標値（第１座標値）とＹ座標値（第２座標値）のシフト量に差があることを利用して、対象物体Ｏｂの位置を検出する際、温度補正を行う。
【００５７】
より具体的には、図８（ａ）に示すように、環境温度が２０℃の条件でデフォルト二次元座標データを検出すると、デフォルト二次元座標データは、検出対象空間１０Ｒの中心位置（二次元座標データ（５１１．５，５１１．５））となる。これに対して、環境温度が２０℃より高くなると、Ｘ座標値は、図８（ａ）に黒丸と実線Ｌ８６で示すように、例えば、小さい値にシフトし、環境温度が２０℃より低くなると、Ｘ座標値は大きい値にシフトする。また、環境温度が２０℃より高くなると、Ｙ座標値も、図８（ａ）に白丸と実線Ｌ８７で示すように、例えば、Ｘ座標値と同様、小さい値にシフトし、環境温度が２０℃より低くなると、Ｙ座標値も、Ｘ座標値と同様、大きい値にシフトする。ここで、Ｘ座標値のシフト量とＹ座標値のシフト量とは相違する。従って、Ｘ座標値とＹ座標値との比較結果として、例えば、Ｘ座標値とＹ座標値との差（Ｘ座標値−Ｙ座標値）は、図８（ｂ）に実線Ｌ８０で示すように、環境温度に対して正の相関性を示す。それ故、光学式位置検出装置１０を使用する際、デフォルト二次元座標データを検出し、かかるデフォルト二次元座標データにおけるＸ座標値とＹ座標値との比較結果を検出すれば、環境温度を検出できることになり、かかる差を用いれば、対象物体Ｏｂの位置を検出する際、適正な温度補正を行えることになる。
【００５８】
そこで、本形態では、図３に示すように、制御装置６０には、対象物体Ｏｂが存在しないデフォルト状態で位置検出部５０により検出されたデフォルト二次元座標データ（ＸＹ座標データ）のＸ座標値（第１座標値）とＹ座標値（第２座標値）との比較結果に基づいて補正条件を決定する補正条件決定部６４と、第１座標値（Ｘ座標値）と第２座標値（Ｙ座標値）との比較結果に対応する補正データが記憶されている補正データメモリー６６とが設けられている。本形態において、補正条件決定部６４は、デフォルト二次元座標データ（ＸＹ座標データ）のＸ座標値（第１座標値）とＹ座標値（第２座標値）との差に基づいて補正条件を決定する。また、補正データメモリー６６には、環境温度が４０℃以上の場合に用いられる補正テーブルＴＡと、環境温度が０℃以上、２０℃未満の場合に用いられる補正テーブルＴＢと、環境温度が０℃未満の場合に用いられる補正テーブルＴＣとが格納されており、環境温度が２０℃以上、４０℃未満の場合には、補正を行わないので、かかる環境温度に対応する補正テーブルは格納されていない。なお、補正データメモリー６６に格納されている補正テーブルＴＡ、ＴＢ、ＴＣは、光学式位置検出装置１０の最終調整工程において光学式位置検出装置１０を各温度において位置検出を行って実際の対象物体Ｏｂの位置と検出結果とのずれを求め、かかるずれを補正するために設定された各座標データ毎のルックアップデーブルからなる。
【００５９】
また、座標取得部５５には、受光部３０での受光強度に基づいて対象物体Ｏｂの第１二次元座標データを取得する第１二次元座標データ取得部５５１と、補正条件決定部６４により設定された補正条件に基づいて、第１二次元座標データに補正を行って第２二次元座標データを取得する第２二次元座標データ取得部５５２とが設けられており、第２二次元座標データ取得部５５２により取得された第２二次元座標データを対象物体Ｏｂの真の二次元座標データ（補正後の二次元座標データ）として利用する。なお、デフォルト二次元座標データは、位置検出部５０のうち、第１二次元座標データ取得部５５１により取得された二次元座標データである。
【００６０】
（位置検出動作）
図９は、本発明を適用した光学式位置検出装置１０の動作を示す説明図であり、図９（ａ）、（ｂ）は、検出動作全体の処理の要部を示すフローチャート、および温度補正の処理内容の一例を示す説明図である。かかる処理は、制御装置６０において、制御部６１の制御の下、メモリー（図示せず）に予め格納されたプログラムに基づいて実施される。
【００６１】
本形態では、図９（ａ）に示すように、ステップＳＴ１１において電源がオンされると、ステップＳＴ１２、ＳＴ１３に示す補正条件決定工程ＳＴ１が行われる。より具体的には、ステップＳＴ１２において、対象物体Ｏｂが存在しないデフォルト状態で検出動作を行ってデフォルト二次元座標データを得た後、ステップＳＴ１３において、デフォルト二次元座標データのＸ座標値とＹ座標値との比較結果に基づいて現在の環境温度を検出し、次に行う位置検出工程ＳＴ２で行う補正条件を決定する。すなわち、ステップＳＴ１３においては、位置検出工程ＳＴ２において補正を行う際、補正データメモリー６６に格納されている補正テーブルＴＡ、ＴＢ、ＴＣのいずれを用いるかを決定する。なお、ステップＳＴ１２において、デフォルト状態で検出動作を行っている期間中は、その旨を表示装置８で表示する。
【００６２】
次に、ステップＳＴ１４〜ＳＴ１７に示す位置検出工程ＳＴ２において、対象物体Ｏｂの位置検出が行われる。より具体的には、まず、ステップＳＴ１４において、検出対象空間１０Ｒに対象物体Ｏｂが存在する状態で、複数の検出用光源１２を順次点灯させ、ステップＳＴ１５において、受光部３０での受光強度に基づいて対象物体Ｏｂの第１二次元座標データ（補正前の二次元座標データ）を取得する（第１二次元座標データ取得工程）。次に、ステップＳＴ１６において、補正条件決定工程ＳＴ１で決定された補正条件により第１二次元座標データに温度補正を行い、ステップＳＴ１７において、第１二次元座標データを温度補正してなる第２二次元座標データを取得する（第２二次元座標データ取得工程）。
【００６３】
しかる後には、ステップＳＴ１８において、終了の指示があるか否かを判断し、終了の指示がない場合、ステップＳＴ１４に戻って上記の処理を繰り返し、終了の指示があった場合、ステップＳＴ１９において処理を終了する。
【００６４】
なお、ステップＳＴ１６での温度補正は、例えば、図９（ｂ）に示すように、ステップＳＴ２１で温度補正を開始した後、まず、ステップＳＴ２２、ＳＴ２４、ＳＴ２６において、ステップＳＴ１３で検出した温度がいずれかを判断する。ステップＳＴ２２において環境温度が４０℃以上であると判断した場合、ステップＳＴ２３において補正テーブルＴＡを用いて第１二次元座標データを補正し、ステップＳＴ２４において環境温度が０℃未満であると判断した場合、ステップＳＴ２５において補正テーブルＴＣを用いて第１二次元座標データを補正し、ステップＳＴ２６において環境温度が２０℃未満であると判断した場合、ステップＳＴ２７において補正テーブルＴＢを用いて第１二次元座標データを補正する。ステップＳＴ２２、ＳＴ２４、ＳＴ２６において、環境温度が４０℃以上、０℃未満、２０℃未満のいずれでもないと判断した場合、環境温度が２０℃以上、４０℃未満であるので、温度補正を行わずに、ステップＳＴ２８において温度補正を終了する。
【００６５】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の光学式位置検出装置１０および光学式位置検出方法において、補正条件決定部６４は、補正条件決定工程ＳＴ１において、対象物体Ｏｂが存在しないデフォルト状態により位置検出部５０で検出されたデフォルト二次元座標データの第１座標値と第２座標値との比較結果に基づいて補正条件を決定し、位置検出工程ＳＴ２において、位置検出部５０により、対象物体Ｏｂの二次元座標データを検出する際、補正条件に対応する補正が行われる。すなわち、対象物体Ｏｂが存在しない状態で検出動作を行うと、検出光Ｌ２の漏れ光のみが受光部３０に入射するので、得られたデフォルト二次元座標データにおいては、第１座標値と第２座標値とは、基本的には、同一の値になる。しかるに、環境温度の変化によって、複数の検出用光源１２において出射強度の変動があると、得られたデフォルト二次元座標データにおいては、第１座標値と第２座標値とは異なる値となり、第１座標値と第２座標値との比較結果は、複数の検出用光源１２に対する環境温度の影響が合成された値となる。それ故、デフォルト二次元座標データの第１座標値と第２座標値との比較結果に基づいて補正条件を設定し、かかる補正条件に基づいて、対象物体の二次元座標データを検出する際に補正を行えば、温度を直接、測定しなくても、温度補正を行うことができる。それ故、本形態によれば、環境温度が大きく変化するような環境でも、対象物体Ｏｂの位置を精度よく検出することができる。
【００６６】
特に本形態において、検出用光源１２が赤外光を出射する発光ダイオードであるため、本発明を適用した場合の効果が顕著である。すなわち、検出用光源１２が赤外光を出射する発光ダイオードである場合、環境温度が変化すると、検出用光源１２の出射強度およびピーク波長が変化するため、対象物体Ｏｂの検出精度に影響が及びやすいが、本形態では、実際に位置検出を行って得たデフォルト二次元座標データに基づいて補正を行う。このため、検出用光源１２の出射強度およびピーク波長の温度変化の影響を纏めて補正するので、検出用光源１２が赤外光を出射する発光ダイオードであっても環境温度の変化を受けずに正確な位置検出を行うことができる。また、検出光Ｌ２は赤外光であるため、表示装置８の表示面と重なる位置に検出対象空間１０Ｒを設定した場合でも、検出光Ｌ２が画像の視認を妨げない。
【００６７】
また、本形態では、位置検出工程ＳＴ２において、位置検出部５０の第１二次元座標データ取得部５５１によって対象物体Ｏｂが存在する状態で対象物体Ｏｂの第１二次元座標データを取得する第１二次元座標データ取得工程を行い、その後、位置検出部５０の第２二次元座標データ取得部５５２によって第１二次元座標データに補正を行って第２二次元座標データを取得する第２二次元座標データ取得工程を行う。このため、温度補正を行う場合でも、ソフト面で対応することができるという利点がある。
【００６８】
また、本形態においては、第１点灯動作時および第２点灯動作時において受光部３０での受光強度が等しくなるように複数の検出用光源１２を差動させた結果に基づいて二次元座標データを検出する。このため、受光部３０において受光強度と出力電流との関係が温度によって変動した場合でも、かかる変動の影響を受けずに対象物体Ｏｂの二次元座標データを得ることができる。
【００６９】
また、本形態の光学式位置検出装置１０は、ライトガイド１３によって光強度分布を形成するタイプであるため、検出用光源１２からの出射光量が温度変化によって変動すると、光強度分布が変化する等、検出用光源１２の温度特性の影響を受けやすいが、本形態によれば、かかる方式の場合でも、温度変化の影響を適正に補正することができるので、検出精度の低下を防止することができる。
【００７０】
［別の実施の形態］
図１０は、本発明を適用した別の光学式位置検出装置１０の電気的構成を示す説明図である。上記実施の形態では、位置検出工程ＳＴ２において対象物体Ｏｂの二次元座標データを検出する際に補正条件に対応する補正を行うにあたって、対象物体Ｏｂが存在する状態で対象物体Ｏｂの第１二次元座標データを取得した後、かかる第１二次元座標データに補正を行ったが、本形態では、対象物体Ｏｂの二次元座標データを検出する際に検出用光源１２からの検出光Ｌ２の出射強度に補正を行う。このため、図１０に示すように、本形態の光学式位置検出装置１０では、制御装置６０には、位置検出部５０が対象物体Ｏｂの二次元座標データを検出する際に補正条件に基づいて調整量算出部７４を制御する出射強度補正部６８が設けられており、図３を参照して説明した第１二次元座標データ取得部５５１や第２二次元座標データ取得部５５２が設けられていない。その他の構成は、前記の実施の形態と同様であるため、それらの説明を省略する。
【００７１】
かかる構成の光学式位置検出装置１０でも、図９（ａ）を参照して説明したように、補正条件決定工程ＳＴ１では、対象物体Ｏｂが存在しないデフォルト状態で検出動作を行ってデフォルト二次元座標データを得た後、デフォルト二次元座標データのＸ座標値とＹ座標値との比較結果に基づいて現在の環境温度を検出し、補正条件を決定する。そして、位置検出工程ＳＴ２において対象物体Ｏｂの位置検出を行う際、補正条件決定工程ＳＴ１で決定された補正条件により、出射強度補正部６８は、調整量算出部７４を制御し、検出用光源１２に供給する駆動電流を補正する。このため、環境温度を直接、測定しなくても、温度補正を行うことができる等、前記の実施の形態と同様な効果を奏する。
【００７２】
［他の実施の形態］
上記実施の形態では、デフォルト二次元座標データのＸ座標値（第１座標値）とＹ座標値（第２座標値）との比較結果に基づいて補正条件を決定するにあたって、Ｘ座標値（第１座標値）とＹ座標値（第２座標値）との差を用いたが、Ｘ座標値（第１座標値）とＹ座標値（第２座標値）との比、あるいは差および比の双方に基づいて補正条件を決定してもよい。
【００７３】
上記実施の形態では、ライトガイド１３によって光強度分布を形成するタイプの光学式位置検出装置１０に本発明を適用した例を説明したが、特表２００３−５３４５５４号公報に記載されている光学式位置検出装置１０のように、ライトガイドを用いないタイプの光学式位置検出装置１０に本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００７４】
８・・表示装置（視認面構成部材）、１０・・光学式位置検出装置、１０Ｒ・・検出対象空間、１２、１２Ａ〜１２Ｄ・・検出用光源、１２Ｒ・・参照用光源、１３・・ライトガイド、３０・・受光部、５０・・位置検出部、６４・・補正条件決定部、６６・・補正データメモリー、１００・・位置検出システム、５５１・・第１二次元座標データ取得部、５５２・・第２二次元座標データ取得部、Ｏｂ・・対象物体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物体の位置を光学的に検出する光学式位置検出装置および光学式位置検出方法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透光部材を介して対象物体に向けて検出光を出射し、対象物体で反射した検出光が透光部材を透過して受光部で検出されるものが提案されている（特許文献１参照）。また、複数の検出用光源の各々から出射された検出光を、板状のライトガイドを介して出射し、対象物体で反射した検出光を受光部で検出する方式の光学式位置検出装置も提案されている（特許文献２、３参照）。
【０００３】
かかる光学式位置検出装置では、複数の検出用光源のうちの一部の検出用光源が点灯した際の受光部での受光強度と、他の一部の検出用光源が点灯した際の受光部での受光強度との比較結果に基づいて対象物体の位置を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００３−５３４５５４号公報
【特許文献２】特開２０１０−１２７６７１号公報
【特許文献３】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】
【０００５】
しかしながら、光学式位置検出装置において検出用光源として用いられる発光ダイオード（ＬＥＤ）は、温度により、出射強度やピーク波長がシフトしてしまうため、特許文献１〜３に記載の構成のままでは、環境温度が変化した際、検出精度が著しく低下するという問題点がある。例えば、図１１（ａ）において、環境温度が２０℃のとき、対象物体のＸＹ座標値（８３０，１６０）であると検出されている場合でも、環境温度が変化すると、対象物体のＸ座標値は、図１１（ａ）に黒丸および実線Ｌ８１で示すようにシフトする一方、対象物体のＹ座標値は、図１１（ａ）に白丸および破線Ｌ８２で示すようにシフトする。その結果、対象物体が実際の位置が同一であっても、図１１（ｂ）に示すように、環境温度が低い場合には、対象物体が中央寄りの位置にあると誤検出され、環境温度が高い場合には、対象物体が外側の位置にあると誤検出されてしまう。それ故、特許文献１〜３に記載の構成のままでは、環境温度が大きく変化するような場所では使用できない。
【０００６】
かといって、光学式位置検出装置に温度センサーを追加し、かかる温度センサーでの検出結果に基づいて温度補正を行うと、部材を追加する必要がある分だけ、コストが嵩んでしまう。
【０００７】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、温度センサー等を追加しなくても、環境温度の変化に応じた適正な補正を行うことのできる光学式位置検出装置および光学式位置検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、検出光を出射する複数の検出用光源と、該複数の検出用光源を順次点灯させる光源駆動部と、前記対象物体で反射した前記検出光を受光する受光部と、前記複数の検出用光源が順次点灯した際の前記検出光の受光部での受光強度に基づいて前記対象物体の少なくとも二次元座標データを検出する位置検出部と、前記対象物体が存在しない状態で前記複数の検出用光源が順次点灯した際に前記位置検出部で検出されたデフォルト二次元座標データの前記第１座標値と前記第２座標値との比較結果に基づいて補正条件を決定する補正条件決定部と、を有し、前記位置検出部において前記対象物体の前記二次元座標データを検出する際、前記補正条件に対応する補正が行われることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、検出光を出射する複数の検出用光源を順次点灯させた際の受光部での受光強度に基づいて対象物体の少なくとも二次元座標データを検出する検出動作を行う光学式位置検出方法であって、前記対象物体が存在しない状態で前記検出動作を行い、得られたデフォルト二次元座標データの第１座標値と第２座標値との比較結果に基づいて補正条件を決定する補正条件決定工程と、前記対象物体が存在する状態で前記検出動作を行った際の前記受光部での受光強度に基づいて前記対象物体の二次元座標データを検出する位置検出工程と、を有し、前記位置検出工程では、前記対象物体の前記二次元座標データを検出する際、前記補正条件に対応する補正を行うことを特徴とする。
【００１０】
本発明では、対象物体が存在しない状態で検出動作を行い、得られたデフォルト二次元座標データを得るとともに、かかるデフォルト二次元座標データの第１座標値と第２座標値との比較結果に基づいて補正条件を設定し、かかる補正条件に基づいて、二次元座標データを検出する際に補正を行う。すなわち、対象物体が存在しない状態で検出動作を行うと、検出光の漏れ光のみが受光部に入射するので、得られたデフォルト二次元座標データにおいては、第１座標値と第２座標値とは、基本的には、同一の値になる。しかるに、環境温度の変化によって、複数の検出用光源において出射強度の変動があると、得られたデフォルト二次元座標データにおいては、第１座標値と第２座標値とは異なる値となり、第１座標値と第２座標値との比較結果は、複数の検出用光源に対する環境温度の影響が合成された値となる。それ故、デフォルト二次元座標データの第１座標値と第２座標値との比較結果に基づいて補正条件を設定し、かかる補正条件に基づいて、二次元座標データを検出する際に補正を行えば、温度を直接、測定しなくても、温度補正を行うことができる。それ故、本発明によれば、環境温度が大きく変化するような環境でも、対象物体の位置を精度よく検出することができる。
【００１１】
本発明は、前記検出用光源が赤外光を出射する発光ダイオードである場合に適用すると特に効果的である。
【００１２】
本発明において、前記位置検出部は、前記対象物体が存在する状態で前記複数の検出用光源が順次点灯した際の前記受光部での受光強度に基づいて前記対象物体の第１二次元座標データを取得する第１二次元座標データ取得部と、前記補正条件に基づいて前記第１二次元座標データに前記補正を行って第２二次元座標データを取得する第２二次元座標データ取得部と、を備えている構成を採用することができる。
【００１３】
かかる構成に対応する光学式位置検出方法においては、前記補正を行うにあたっては、前記位置検出工程において、前記対象物体が存在する状態で前記検出動作を行った際の前記受光部での受光強度に基づいて前記対象物体の第１二次元座標データを取得する第１二次元座標データ取得工程と、該第１二次元座標データ取得工程の後、前記補正条件により前記第１二次元座標データに前記補正を行って第２二次元座標データを取得する第２二次元座標データ取得工程と、を行う。
【００１４】
本発明において、前記位置検出部が前記対象物体の前記二次元座標データを検出する際に前記補正条件に基づいて前記複数の検出用光源からの前記検出光の出射強度に前記補正を行う出射強度補正部を有している構成を採用してもよい。
【００１５】
かかる構成に対応する光学式位置検出方法においては、前記補正を行うにあたっては、前記位置検出工程を行う際、前記補正条件に基づいて前記複数の検出用光源からの前記検出光の出射強度に前記補正を行う。
【００１６】
本発明において、前記検出動作では、前記複数の検出用光源のうち、一部の検出用光源と他の一部の検出用光源とを交互に点灯させる第１点灯動作と、該第１点灯動作とは異なる組み合わせで、一部の検出用光源と他の一部の検出用光源とを交互に点灯させる第２点灯動作と、を行い、前記検出動作では、前記第１点灯動作時および前記第２点灯動作時のいずれにおいても、前記一部の検出用光源を点灯させた際の前記受光部での受光強度と、前記他の一部の検出用光源を点灯させた際の前記受光部での受光強度とが等しくなるように前記複数の検出用光源に対する駆動電流を調整したときの前記一部の検出用光源に対する駆動電流値と前記他の一部の検出用光源に対する駆動電流値との比較結果に基づいて前記二次元座標データを検出することが好ましい。かかる構成によれば、受光部において受光強度と出力電流との関係が温度によって変動した場合でも、かかる変動の影響を受けずに対象物体の二次元座標データを得ることができる。
【００１７】
本発明は、前記一部の検出用光源から出射された検出光、および前記他の一部の検出用光源から出射された検出光は、ライトガイドによって、当該ライトガイドの他方端から一方端側に向けて出射強度が減少する検出光、および一方側から他方側に向けて出射強度が増大する検出光として出射される光学式位置検出方法や光学式位置検出装置に適用すると効果が大きい。すなわち、ライトガイドによって所定の光強度分布を形成する方式の場合、検出用光源からの出射光量が温度変化によって変動すると、光強度分布が変化するため、検出用光源の温度特性の影響を受けやすいが、本発明によれば、かかる方式の場合でも、温度変化の影響を適正に補正することができるので、検出精度の低下を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明を適用した位置検出システムの要部等を示す説明図である。
【図２】本発明を適用した光学式位置検出装置で用いた検出光の説明図である。
【図３】本発明を適用した位置検出システムに用いた光学式位置検出装置の電気的構成を示す説明図である。
【図４】本発明を適用した光学式位置検出装置において検出用光源を所定のパターンで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５】本発明を適用した光学式位置検出装置において、検出用光源から出射された検出光によって位置検出用の光強度分布が形成される様子を示す説明図である。
【図６】本発明を適用した光学式位置検出装置での位置検出原理を模式的に示す説明図である。
【図７】本発明を適用した光学式位置検出装置で用いた検出用光源の温度特性を示すグラフである。
【図８】本発明を適用した光学式位置検出装置において温度補正に利用したデフォルト二次元座標データの説明図である。
【図９】本発明を適用した光学式位置検出装置の動作を示す説明図である。
【図１０】本発明を適用した別の光学式位置検出装置の電気的構成を示す説明図である。
【図１１】光学式位置検出装置において環境温度の変化に伴って検出結果がシフトする様子を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、添付図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明においては、表示装置の表示面等の情報が表示される視認面に沿う方向において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軸として説明する。従って、Ｚ軸方向は、視認面に対して交差する方向であり、以下の説明において、Ｚ軸方向は、視認面に対する法線方向である。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、Ｚ軸方向において視認面（表示面）から離間する方向（一方側）をＺ１側とし、他方側をＺ２側として示してある。また、以下の説明では、二次元座標データをＸＹ座標データとする。このため、二次元座標データにおける「第１座標値」はＸ座標値に相当し、「第２座標値」はＹ座標値に相当する。
【００２０】
［位置検出システムの構成］
（位置検出システムの全体構成）
図１は、本発明を適用した位置検出システムの要部等を示す説明図である。図２は、本発明を適用した光学式位置検出装置で用いた検出光の説明図であり、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、対象物体で反射した光が受光部で受光される様子を平面的に示す説明図、対象物体で反射した光が受光部で受光される様子を断面的に示す説明図、およびライトガイド内での検出光の減衰状態を示す説明図である。
【００２１】
図１および図２（ａ）、（ｂ）に示すように、本形態の位置検出システム１００は、有機エレクトロルミネッセンス装置やプラズマ表示装置等の直視型電気光学装置からなる表示装置８（視認面構成部材）と、表示装置８の視認面８０（表示面）側に位置する対象物体Ｏｂの位置を光学的に検出する光学式位置検出装置１０とを有している。
【００２２】
光学式位置検出装置１０は、視認面８０に対してＺ軸方向の一方側Ｚ１で重なる空間を検出対象空間１０Ｒ（検出光Ｌ２の出射空間）としており、検出対象空間１０Ｒに後述するライトガイド１３を介して検出光Ｌ２を出射する複数の検出用光源１２（検出用光源１２Ａ〜１２Ｄ）と、検出用光源１２から出射された検出光Ｌ２のうち、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Ｌ２（検出光Ｌ３）の一部を検出する受光部３０とを備えている。
【００２３】
本形態においては、複数の検出用光源１２として、４つの検出用光源１２Ａ〜１２Ｄが用いられている。複数の検出用光源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を発散光として出射する。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。
【００２４】
また、本形態の光学式位置検出装置１０は、ポリカーボネートやアクリル樹脂等の透明な樹脂板等からなるライトガイド１３を備えており、検出用光源１２から出射された検出光Ｌ２は、ライトガイド１３を介してＺ軸方向の一方側Ｚ１に出射され、かかる検出光Ｌ２が出射される空間によって検出対象空間１０Ｒが構成されている。ここで、ライトガイド１３は表示装置８に対してＺ軸方向の一方側Ｚ１に重ねて配置されている。このため、表示装置８が生成した画像は、ライトガイド１３の光出射面１３ｓに表示される。それ故、本形態では、ライトガイド１３の光出射面１３ｓは、表示装置８の実質的な表示面として利用される。
【００２５】
本形態において、ライトガイド１３は、略長方形の平面形状を有しており、ライトガイド１３において、検出対象空間１０Ｒに向いている面が光出射面１３ｓであり、光出射面１３ｓに交差する外周側面１３ｍにおいて、４つの角部１３ａ〜１３ｄには、４つの検出用光源１２（検出用光源１２Ａ〜１２Ｄ）が発光面を向けている。従って、ライトガイド１３の角部１３ａ〜１３ｄは、検出用光源１２から出射された検出光Ｌ２が入射する光入射部１３ｅ〜１３ｈとして用いられている。本形態において、光入射部１３ｅ〜１３ｈは、角部１３ａ〜１３ｄを面取りした部分からなる。また、４つの検出用光源１２は、ライトガイド１３において対角に位置する角部に中心光軸を向けている。より具体的には、角部１３ａに配置された検出用光源１２Ａは、対角の角部１３ｂに中心光軸を向け、角部１３ｂに配置された検出用光源１２Ｂは、対角の角部１３ａに中心光軸を向けている。同様に、角部１３ｃに配置された検出用光源１２Ｃは、対角の角部１３ｄに中心光軸を向け、角部１３ｄに配置された検出用光源１２Ｄは、対角の角部１３ｃに中心光軸を向けている。
【００２６】
かかるライトガイド１３の背面１３ｔには、微細な凹凸等からなる反射部が設けられており、このような反射部によって、角部１３ａ〜１３ｄから入射して内部を伝播する光は、その伝播方向に進むに従って徐々に偏向されて光出射面１３ｓよりＺ軸方向の一方側Ｚ１に向けて出射される。従って、検出用光源１２から出射された検出光Ｌ２は、ライトガイド１３の角部１３ａ〜１３ｄから入射した後、ライトガイド１３内部を伝播しながら光出射面１３ｓから出射される。例えば、検出用光源１２Ａから出射された検出光Ｌ２ａは、ライトガイド１３の内部において矢印Ａで示す方向に進行しながら、光出射面１３ｓから出射される。検出用光源１２Ｂから出射された検出光Ｌ２ｂは、ライトガイド１３の内部において矢印Ａで示す方向とは逆方向に進行しながら、光出射面１３ｓから出射される。検出用光源１２Ｃから出射された検出光Ｌ２ｃは、ライトガイド１３の内部において矢印Ｃで示す方向に進行しながら、光出射面１３ｓから出射される。検出用光源１２Ｄから出射された検出光Ｌ２ｄは、ライトガイド１３の内部において矢印Ｃで示す方向とは逆方向に進行しながら、光出射面１３ｓから出射される。
【００２７】
かかる構成の光学式位置検出装置１０においては、例えば、ライトガイド１３から検出対象空間１０Ｒに出射される検出光Ｌ２ａの光量は、図２（ｃ）に実線で示すように、検出用光源１２Ａからの距離に伴って減衰する。また、ライトガイド１３から検出対象空間１０Ｒに出射される検出光Ｌ２ｂの光量は、図２（ｃ）に点線で示すように、検出用光源１２Ｂからの距離に伴って減衰する。他の検出用光源１２Ｃ、１２Ｄから出射された検出光Ｌ２ｃ、Ｌ２ｄも同様に減衰しながら光出射面１３ｓから出射される。従って、検出光Ｌ２は、図５等を参照して後述する光強度分布を検出対象空間１０Ｒに形成する。
【００２８】
なお、ライトガイド１３の光出射側には、検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの均一化を図るために、必要に応じて、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。また、本形態では、検出光Ｌ２として赤外光が用いられており、表示装置８において画像の表示に用いられる光（可視光）とは波長が相違する。このため、ライトガイド１３の背面１３ｔあるいは光出射面１３ｓに赤外光に対する凹凸等の反射部を設けても、画像の表示には大きな支障がない。
【００２９】
（受光部３０の構成）
受光部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の外側のうち、ライトガイド１３の辺部の略中央位置で検出対象空間１０Ｒに受光部を向けている。本形態において、受光部３０は、検出光Ｌ２の中心ピークと略重なる位置に感度領域を備えたフォトダイオード等からなる。
【００３０】
（参照用光源１２Ｒの構成）
本形態の光学式位置検出装置１０は、検出対象空間１０Ｒを経由せずに受光部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。このような参照用光源１２Ｒを利用すれば、検出用光源１２Ａ〜１２Ｄや受光部３０の初期条件を設定する際、参照用光源１２Ｒから出射された参照光Ｌｒの受光部３０での検出強度を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の二次元座標データ（ＸＹ座標データ）を検出する際、受光部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の受光部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。
【００３１】
（光学式位置検出装置１０の電気的構成）
図３は、本発明を適用した位置検出システム１００に用いた光学式位置検出装置１０の電気的構成を示す説明図である。本形態の位置検出システム１００に用いた光学式位置検出装置１０において、検出用光源１２、参照用光源１２Ｒおよび受光部３０は、図３に示す制御用ＩＣ７０に電気的に接続されており、かかる制御用ＩＣ７０は制御装置６０に電気的接続されている。制御用ＩＣ７０は、基準クロック、Ａ相基準パルス、Ａ相基準パルスに対して逆相のＢ相基準パルス、タイミング制御パルス、同期クロック等を生成する複数の回路（図示せず）を有している。また、制御用ＩＣ７０は、Ａ相基準パルスに基づいて所定の駆動パルスを生成するパルス発生器７５ａと、Ｂ相基準パルスに基づいて所定の駆動パルスを生成するパルス発生器７５ｂと、パルス発生器７５ａおよびパルス発生器７５ｂが生成した駆動パルスを検出用光源１２（検出用光源１２Ａ〜１２Ｄ）および参照用光源１２Ｒの何れに印加するかを制御するスイッチ部７６とを有している。かかるパルス発生器７５ａ、７５ｂ、およびスイッチ部７６は光源駆動部５１を構成している。
【００３２】
また、制御用ＩＣ７０は、受光部３０での検出結果を増幅する増幅部等を備えた受光量測定部７３と、受光量測定部７３での測定結果に基づいてパルス発生器７５ａ、７５ｂを制御して検出用光源１２および参照用光源１２Ｒに供給する駆動パルスの電流レベルを調整する調整量算出部７４とを備えている。かかる受光量測定部７３および調整量算出部７４は、位置検出部５０の一部の機能を担っている。
【００３３】
ここで、制御用ＩＣ７０は、パーソナルコンピューター等の上位の制御装置６０の制御部６１によって制御されており、かかる制御装置６０は、受光量測定部７３および調整量算出部７４とともに位置検出部５０を構成する座標取得部５５を有している。従って、本形態において、位置検出部５０は、制御用ＩＣ７０の受光量測定部７３および調整量算出部７４と、上位の制御装置６０（パーソナルコンピューター）の座標取得部５５とによって構成されている。
【００３４】
本形態では、後述する理由から、座標取得部５５は、対象物体Ｏｂが存在する状態で複数の検出用光源１２が順次点灯した際の受光部３０での受光強度に基づいて対象物体Ｏｂの第１二次元座標データを取得する第１二次元座標データ取得部５５１と、第１二次元座標データに補正を行って第２二次元座標データを取得する第２二次元座標データ取得部５５２とを備えている。また、制御装置６０は、対象物体Ｏｂが存在しないデフォルト状態で複数の検出用光源１２が順次点灯した際に位置検出部５０で検出されたデフォルト二次元座標データ（ＸＹ座標データ）のＸ座標値（第１座標値）とＹ座標値（第２座標値）との比較結果に基づいて補正条件を決定する補正条件決定部６４と、Ｘ座標値とＹ座標値との比較結果に対応する補正データが記憶されている補正データメモリー６６とを備えている。なお、第２二次元座標データ取得部５５２は、補正データメモリー６６に記憶されている補正データのうち、補正条件決定部６４により指定された補正データに基づいて補正を行う。
【００３５】
本形態において、座標取得部５５や補正条件決定部６４は、制御装置６０において、メモリー（図示せず）に予め格納されたプログラムに基づいて行われる動作を機能的に示す部分である。
【００３６】
（光強度分布の説明）
図４は、本発明を適用した光学式位置検出装置１０において検出用光源１２（検出用光源１２Ａ〜１２Ｄ）を所定のパターンで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５は、本発明を適用した光学式位置検出装置１０において、検出用光源１２から出射された検出光Ｌ２によって位置検出用の光強度分布が形成される様子を示す説明図である。なお、図４では、点灯している検出用光源１２についてはグレーで表してある。
【００３７】
図１および図２において、本形態の光学式位置検出装置１０では、検出用光源１２Ａが点灯する一方、他の検出用光源１２Ｂ〜１２Ｄが消灯状態にあると、検出対象空間１０Ｒには、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１およびＹ軸方向の一方側Ｙ１の角部をピークとする光強度分布が形成され、かかる光強度分布において強度は直線的に変化している。また、検出用光源１２Ｂが点灯する一方、他の検出用光源１２Ａ、１２Ｃ、１２Ｄが消灯状態にあると、検出対象空間１０Ｒには、Ｘ軸方向の他方側Ｘ２およびＹ軸方向の他方側Ｙ２の角部をピークとする光強度分布が形成され、かかる光強度分布において強度は直線的に変化している。また、検出用光源１２Ｃが点灯する一方、他の検出用光源１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｄが消灯状態にあると、検出対象空間１０Ｒには、Ｘ軸方向の他方側Ｘ２およびＹ軸方向の一方側Ｙ１の角部をピークとする光強度分布が形成され、かかる光強度分布において強度は直線的に変化している。また、検出用光源１２Ｄが点灯する一方、他の検出用光源１２Ａ〜１２Ｃが消灯状態にあると、検出対象空間１０Ｒには、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１およびＹ軸方向の他方側Ｙ２の角部をピークとする光強度分布が形成され、かかる光強度分布において、強度は直線的に変化している。
【００３８】
従って、図４（ａ）に示すように、検出用光源１２Ａ、１２Ｄが点灯状態にあって他の検出用光源１２Ｂ、１２Ｃが消灯状態にあると、図５（ａ）に示すように、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に向かって検出光の強度が単調減少するＸ座標検出用第１光強度分布Ｌ２Ｘａ（第１座標検出用第１光強度分布）が形成される。本形態において、Ｘ座標検出用第１光強度分布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の強度が直線的に減少し、かつ、Ｙ軸方向では、検出光Ｌ２の強度が一定である。
【００３９】
これに対して、図４（ｂ）に示すように、検出用光源１２Ｂ、１２Ｃが点灯状態にあって他の検出用光源１２Ａ、１２Ｄが消灯状態にあると、図５（ｂ）に示すように、Ｘ軸方向の他方側Ｘ２から一方側Ｘ１に向かって検出光の強度が単調減少するＸ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｘｂ（第１座標検出用第２光強度分布）が形成される。本形態において、Ｘ座標検出用第２光強度分布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の強度が直線的に減少し、かつ、Ｙ軸方向では、検出光Ｌ２の強度が一定である。
【００４０】
ここで、ライトガイド１３および検出対象空間１０Ｒは、Ｚ軸方向からみたときいずれも長方形であって、双方の中心が一致している。それ故、ライトガイド１３を基準に光強度分布をＸ軸方向で対称に形成すれば、検出対象空間１０Ｒにおいても、光強度分布をＸ軸方向で対称に形成することができる。
【００４１】
また、図４（ｃ）に示すように、検出用光源１２Ａ、１２Ｃが点灯状態にあって他の検出用光源１２Ｂ、１２Ｄが消灯状態にあると、図５（ｃ）に示すように、Ｙ軸方向の一方側Ｙ１から他方側Ｙ２に向かって検出光の強度が単調減少するＹ座標検出用第１光強度分布Ｌ２Ｙａ（第２座標検出用第１光強度分布）が形成される。本形態において、Ｙ座標検出用第１光強度分布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の強度が直線的に減少し、かつ、Ｘ軸方向では、検出光Ｌ２の強度が一定である。
【００４２】
これに対して、図４（ｄ）に示すように、検出用光源１２Ｂ、１２Ｄが点灯状態にあって他の検出用光源１２Ａ、１２Ｃが消灯状態にあると、図５（ｄ）に示すように、Ｙ軸方向の他方側Ｙ２から一方側Ｙ１に向かって検出光の強度が単調減少するＹ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｙｂ（第２座標検出用第２光強度分布）が形成される。本形態において、Ｙ座標検出用第２光強度分布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の強度が直線的に減少し、かつ、Ｘ軸方向では、検出光Ｌ２の強度が一定である。
【００４３】
ここで、ライトガイド１３および検出対象空間１０Ｒは、Ｚ軸方向からみたときいずれも長方形であって、双方の中心が一致している。それ故、ライトガイド１３を基準に光強度分布をＹ軸方向で対称に形成すれば、検出対象空間１０Ｒにおいても、光強度分布をＹ軸方向で対称に形成することができる。
【００４４】
（Ｘ座標値検出の基本原理）
図６は、本発明を適用した光学式位置検出装置１０での位置検出原理を模式的に示す説明図であり、図６（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で反射した検出光の強度が等しくなるように検出光の光強度分布を調整する様子を示す説明図である。
【００４５】
本形態の光学式位置検出装置１０においては、検出用光源１２を点灯させて検出対象空間１０Ｒに検出光Ｌ２の光強度分布を形成するとともに、対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ２を受光部３０で検出し、かかる受光部３０での検出結果に基づいて、位置検出部５０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６を参照して座標検出の原理を説明する。
【００４６】
本形態の光学式位置検出装置１０においては、図５（ａ）、（ｂ）を参照して説明したＸ座標検出用第１光強度分布Ｌ２ＸａおよびＸ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｘｂを利用してＸ軸方向の位置（Ｘ座標値／第１座標値）を検出する。その際、検出用光源１２Ａ、１２Ｄと検出用光源１２Ｂ、１２Ｃとを逆相に駆動する。より具体的には、Ｘ座標検出用第１期間において、検出用光源１２Ａ、１２Ｄを点灯させる一方、検出用光源１２Ｂ、１２Ｃを消灯させ、図５（ａ）に示すＸ座標検出用第１光強度分布Ｌ２Ｘａを形成する。次に、検出用光源１２Ａ、１２Ｄを消灯させる一方、検出用光源１２Ｂ、１２Ｃを点灯させ、図５（ｂ）に示すＸ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｘｂを形成する。従って、検出対象空間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受光部３０により検出される。ここで、Ｘ座標検出用第１光強度分布Ｌ２Ｘａ、およびＸ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｘｂは、一定の分布を有している。それ故、位置検出部５０は、Ｘ座標検出用第１期間における受光部３０での検出強度と、Ｘ座標検出用第２期間における受光部３０での検出強度との比較を行えば、図６を参照して以下に説明する方法等により、対象物体ＯｂのＸ座標値を検出することができる。
【００４７】
まず、図６（ａ）に示すように、光源駆動部５１は、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光強度分布Ｌ２ＸａおよびＸ座標検出用第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順次形成する。この状態で、Ｘ座標検出用第１期間における受光部３０での検出値ＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間における受光部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。
【００４８】
これに対して、Ｘ座標検出用第１期間における受光部３０での検出値ＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間における受光部３０での検出値ＬＸｂとが相違している場合、光源駆動部５１は、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６（ｂ）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光強度分布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光強度分布Ｌ２Ｘｂを順次形成する。そして、Ｘ座標検出用第１期間における受光部３０での検出値ＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間における受光部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検出用光源１２Ａ、１２Ｄに対する制御量（電流値）と、検出用光源１２Ａ、１２Ｄに対する制御量（電流値）との比あるいは差等により、位置検出部５０は、対象物体ＯｂのＸ座標値を検出することができる。また、Ｘ座標検出用第１期間での検出用光源１２に対する制御量の調整量ΔＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間での検出用光源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、対象物体ＯｂのＸ座標値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受光部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。
【００４９】
（Ｙ座標値検出の基本原理）
本形態の光学式位置検出装置１０においては、図５（ｃ）、（ｄ）を参照して説明したＹ座標検出用第１光強度分布Ｌ２ＹａおよびＹ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｙｂを利用してＹ軸方向の位置（Ｙ座標／第２座標値）を検出する。より具体的には、検出用光源１２Ａ、１２Ｃと検出用光源１２Ｂ、１２Ｄとを逆相に駆動する。すなわち、図４（ｃ）に示すように、Ｙ座標検出用第１期間においては、検出用光源１２Ａ、１２Ｃを点灯させる一方、検出用光源１２Ｂ、１２Ｄを消灯させ、図５（ｃ）に示すＹ座標検出用第１光強度分布Ｌ２Ｙａを形成する。次に、Ｙ座標検出用第２期間において、図４（ｄ）に示すように、検出用光源１２Ａ、１２Ｃを消灯させる一方、検出用光源１２Ｂ、１２Ｄを点灯させ、図５（ｄ）に示すＹ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｙｂを形成する。従って、位置検出部５０は、Ｙ座標検出用第１期間における受光部３０での検出値ＬＹａと、Ｙ座標検出用第２期間における受光部３０での検出値ＬＹｂとを比較する等、Ｘ座標値を検出した方法と同様な方法により、対象物体ＯｂのＹ座標値を検出することができる。
【００５０】
（参照用光源１２Ｒを用いての座標検出）
上記の座標検出を行う際、検出光Ｌ２のみを用いてもよいが、本形態の光学式位置検出装置１０では、参照用光源１２Ｒが設けられている。従って、対象物体ＯｂのＸ座標値およびＹ座標値を検出する際、検出用光源１２同士の差動に代えて、受光部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の受光部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。より具体的には、受光部３０での検出強度が等しくなるように参照用光源１２Ｒと一部の検出用光源１２とを差動させた際の検出用光源１２に対する駆動電流と、受光部３０での検出強度が等しくなるように参照用光源１２Ｒと他の一部の検出用光源１２とを差動させた際の検出用光源１２に対する駆動電流との差や比を用いて対象物体Ｏｂの位置を検出することができる。ここで、検出用光源１２および参照用光源１２Ｒは共通の光源駆動部５１により駆動されている。このため、検出用光源１２および参照用光源１２Ｒに供給される駆動信号に強度変動が発生しても、かかる強度変動の影響等を受けずに対象物体Ｏｂの位置を検出することができる。
【００５１】
（検出用光源１２の温度特性）
図７は、本発明を適用した光学式位置検出装置１０で用いた検出用光源１２の温度特性を示すグラフであり、図７（ａ）、（ｂ）は、環境温度と相対放射束（出射光量）との関係を示すグラフ、および環境温度とピーク波長との関係を示すグラフである。
【００５２】
図７に示すように、本形態の光学式位置検出装置１０において検出用光源１２として用いられる発光ダイオード（ＬＥＤ）は、温度により、出射光量やピーク波長がシフトしてしまう。すなわち、図７（ａ）に示すように、検出用光源１２は、温度が低下すると出射光量が増大する。また、図７（ｂ）に示すように、検出用光源１２は、温度が低下するとピーク波長が短波長側にシフトする。従って、光学式位置検出装置１０の使用環境の温度が変化すると、対象物体Ｏｂの位置を検出した際、図５を参照して説明した光強度分布のバランスが崩れるため、以下に説明した温度補正を行わないと、図１１を参照して説明したように、検出精度が低下する。
【００５３】
（温度補正の基本原理）
図８は、本発明を適用した光学式位置検出装置１０において温度補正に利用したデフォルト二次元座標データの説明図であり、図８（ａ）、（ｂ）は、デフォルト二次元座標データの座標値の温度変化を示すグラフ、およびデフォルト二次元座標データの座標値の差の温度変化を示すグラフである。
【００５４】
本形態では、光学式位置検出装置１０を製造した後の最終調整段階で、環境温度が＋２０℃の条件、かつ、検出対象空間１０Ｒに対象物体Ｏｂが存在しないデフォルト状態で、図４〜図６を参照して説明した位置検出動作を行う。その際、検出対象空間１０Ｒに対象物体Ｏｂが存在しない状態でも、検出光Ｌ２の漏れ光の一部が受光部３０に入射するので、かかる入射光の受光部３０での受光強度に基づいて、位置検出が行われる。その結果、得られた二次元座標データがデフォルト二次元座標データである。かかるデフォルト二次元座標データは、本来、検出対象空間１０Ｒの中心位置（二次元座標データ（５１１．５，５１１．５）に相当する。但し、検出用光源１２のレイアウト等の影響により、受光部３０に対する漏れ光の入射量のバランスがずれている場合、デフォルト二次元座標データは、検出対象空間１０Ｒの中心位置（二次元座標データ（５１１．５，５１１．５）からずれることになる。そこで、光学式位置検出装置１０では、環境温度が＋２０℃の条件で求めたデフォルト二次元座標データをデフォルト値として設定してある。
【００５５】
このため、光学式位置検出装置１０を実使用時には、検出対象空間１０Ｒに対象物体Ｏｂが存在しないデフォルト状態での漏れ光の入射量のバランスのずれについては既に補正されているので、以降、環境温度が２０℃の条件でデフォルト二次元座標データを検出すると、デフォルト二次元座標データは、検出対象空間１０Ｒの中心位置（二次元座標データ（５１１．５，５１１．５）となる。
【００５６】
本形態では、環境温度が２０℃から変動すると、検出用光源１２（発光ダイオード）の温度特性の影響を受けて、デフォルト二次元座標データがシフトし、かつ、図８に示すように、デフォルト二次元座標データのＸ座標値（第１座標値）とＹ座標値（第２座標値）のシフト量に差があることを利用して、対象物体Ｏｂの位置を検出する際、温度補正を行う。
【００５７】
より具体的には、図８（ａ）に示すように、環境温度が２０℃の条件でデフォルト二次元座標データを検出すると、デフォルト二次元座標データは、検出対象空間１０Ｒの中心位置（二次元座標データ（５１１．５，５１１．５））となる。これに対して、環境温度が２０℃より高くなると、Ｘ座標値は、図８（ａ）に黒丸と実線Ｌ８６で示すように、例えば、小さい値にシフトし、環境温度が２０℃より低くなると、Ｘ座標値は大きい値にシフトする。また、環境温度が２０℃より高くなると、Ｙ座標値も、図８（ａ）に白丸と実線Ｌ８７で示すように、例えば、Ｘ座標値と同様、小さい値にシフトし、環境温度が２０℃より低くなると、Ｙ座標値も、Ｘ座標値と同様、大きい値にシフトする。ここで、Ｘ座標値のシフト量とＹ座標値のシフト量とは相違する。従って、Ｘ座標値とＹ座標値との比較結果として、例えば、Ｘ座標値とＹ座標値との差（Ｘ座標値−Ｙ座標値）は、図８（ｂ）に実線Ｌ８０で示すように、環境温度に対して正の相関性を示す。それ故、光学式位置検出装置１０を使用する際、デフォルト二次元座標データを検出し、かかるデフォルト二次元座標データにおけるＸ座標値とＹ座標値との比較結果を検出すれば、環境温度を検出できることになり、かかる差を用いれば、対象物体Ｏｂの位置を検出する際、適正な温度補正を行えることになる。
【００５８】
そこで、本形態では、図３に示すように、制御装置６０には、対象物体Ｏｂが存在しないデフォルト状態で位置検出部５０により検出されたデフォルト二次元座標データ（ＸＹ座標データ）のＸ座標値（第１座標値）とＹ座標値（第２座標値）との比較結果に基づいて補正条件を決定する補正条件決定部６４と、第１座標値（Ｘ座標値）と第２座標値（Ｙ座標値）との比較結果に対応する補正データが記憶されている補正データメモリー６６とが設けられている。本形態において、補正条件決定部６４は、デフォルト二次元座標データ（ＸＹ座標データ）のＸ座標値（第１座標値）とＹ座標値（第２座標値）との差に基づいて補正条件を決定する。また、補正データメモリー６６には、環境温度が４０℃以上の場合に用いられる補正テーブルＴＡと、環境温度が０℃以上、２０℃未満の場合に用いられる補正テーブルＴＢと、環境温度が０℃未満の場合に用いられる補正テーブルＴＣとが格納されており、環境温度が２０℃以上、４０℃未満の場合には、補正を行わないので、かかる環境温度に対応する補正テーブルは格納されていない。なお、補正データメモリー６６に格納されている補正テーブルＴＡ、ＴＢ、ＴＣは、光学式位置検出装置１０の最終調整工程において光学式位置検出装置１０を各温度において位置検出を行って実際の対象物体Ｏｂの位置と検出結果とのずれを求め、かかるずれを補正するために設定された各座標データ毎のルックアップデーブルからなる。
【００５９】
また、座標取得部５５には、受光部３０での受光強度に基づいて対象物体Ｏｂの第１二次元座標データを取得する第１二次元座標データ取得部５５１と、補正条件決定部６４により設定された補正条件に基づいて、第１二次元座標データに補正を行って第２二次元座標データを取得する第２二次元座標データ取得部５５２とが設けられており、第２二次元座標データ取得部５５２により取得された第２二次元座標データを対象物体Ｏｂの真の二次元座標データ（補正後の二次元座標データ）として利用する。なお、デフォルト二次元座標データは、位置検出部５０のうち、第１二次元座標データ取得部５５１により取得された二次元座標データである。
【００６０】
（位置検出動作）
図９は、本発明を適用した光学式位置検出装置１０の動作を示す説明図であり、図９（ａ）、（ｂ）は、検出動作全体の処理の要部を示すフローチャート、および温度補正の処理内容の一例を示す説明図である。かかる処理は、制御装置６０において、制御部６１の制御の下、メモリー（図示せず）に予め格納されたプログラムに基づいて実施される。
【００６１】
本形態では、図９（ａ）に示すように、ステップＳＴ１１において電源がオンされると、ステップＳＴ１２、ＳＴ１３に示す補正条件決定工程ＳＴ１が行われる。より具体的には、ステップＳＴ１２において、対象物体Ｏｂが存在しないデフォルト状態で検出動作を行ってデフォルト二次元座標データを得た後、ステップＳＴ１３において、デフォルト二次元座標データのＸ座標値とＹ座標値との比較結果に基づいて現在の環境温度を検出し、次に行う位置検出工程ＳＴ２で行う補正条件を決定する。すなわち、ステップＳＴ１３においては、位置検出工程ＳＴ２において補正を行う際、補正データメモリー６６に格納されている補正テーブルＴＡ、ＴＢ、ＴＣのいずれを用いるかを決定する。なお、ステップＳＴ１２において、デフォルト状態で検出動作を行っている期間中は、その旨を表示装置８で表示する。
【００６２】
次に、ステップＳＴ１４〜ＳＴ１７に示す位置検出工程ＳＴ２において、対象物体Ｏｂの位置検出が行われる。より具体的には、まず、ステップＳＴ１４において、検出対象空間１０Ｒに対象物体Ｏｂが存在する状態で、複数の検出用光源１２を順次点灯させ、ステップＳＴ１５において、受光部３０での受光強度に基づいて対象物体Ｏｂの第１二次元座標データ（補正前の二次元座標データ）を取得する（第１二次元座標データ取得工程）。次に、ステップＳＴ１６において、補正条件決定工程ＳＴ１で決定された補正条件により第１二次元座標データに温度補正を行い、ステップＳＴ１７において、第１二次元座標データを温度補正してなる第２二次元座標データを取得する（第２二次元座標データ取得工程）。
【００６３】
しかる後には、ステップＳＴ１８において、終了の指示があるか否かを判断し、終了の指示がない場合、ステップＳＴ１４に戻って上記の処理を繰り返し、終了の指示があった場合、ステップＳＴ１９において処理を終了する。
【００６４】
なお、ステップＳＴ１６での温度補正は、例えば、図９（ｂ）に示すように、ステップＳＴ２１で温度補正を開始した後、まず、ステップＳＴ２２、ＳＴ２４、ＳＴ２６において、ステップＳＴ１３で検出した温度がいずれかを判断する。ステップＳＴ２２において環境温度が４０℃以上であると判断した場合、ステップＳＴ２３において補正テーブルＴＡを用いて第１二次元座標データを補正し、ステップＳＴ２４において環境温度が０℃未満であると判断した場合、ステップＳＴ２５において補正テーブルＴＣを用いて第１二次元座標データを補正し、ステップＳＴ２６において環境温度が２０℃未満であると判断した場合、ステップＳＴ２７において補正テーブルＴＢを用いて第１二次元座標データを補正する。ステップＳＴ２２、ＳＴ２４、ＳＴ２６において、環境温度が４０℃以上、０℃未満、２０℃未満のいずれでもないと判断した場合、環境温度が２０℃以上、４０℃未満であるので、温度補正を行わずに、ステップＳＴ２８において温度補正を終了する。
【００６５】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の光学式位置検出装置１０および光学式位置検出方法において、補正条件決定部６４は、補正条件決定工程ＳＴ１において、対象物体Ｏｂが存在しないデフォルト状態により位置検出部５０で検出されたデフォルト二次元座標データの第１座標値と第２座標値との比較結果に基づいて補正条件を決定し、位置検出工程ＳＴ２において、位置検出部５０により、対象物体Ｏｂの二次元座標データを検出する際、補正条件に対応する補正が行われる。すなわち、対象物体Ｏｂが存在しない状態で検出動作を行うと、検出光Ｌ２の漏れ光のみが受光部３０に入射するので、得られたデフォルト二次元座標データにおいては、第１座標値と第２座標値とは、基本的には、同一の値になる。しかるに、環境温度の変化によって、複数の検出用光源１２において出射強度の変動があると、得られたデフォルト二次元座標データにおいては、第１座標値と第２座標値とは異なる値となり、第１座標値と第２座標値との比較結果は、複数の検出用光源１２に対する環境温度の影響が合成された値となる。それ故、デフォルト二次元座標データの第１座標値と第２座標値との比較結果に基づいて補正条件を設定し、かかる補正条件に基づいて、対象物体の二次元座標データを検出する際に補正を行えば、温度を直接、測定しなくても、温度補正を行うことができる。それ故、本形態によれば、環境温度が大きく変化するような環境でも、対象物体Ｏｂの位置を精度よく検出することができる。
【００６６】
特に本形態において、検出用光源１２が赤外光を出射する発光ダイオードであるため、本発明を適用した場合の効果が顕著である。すなわち、検出用光源１２が赤外光を出射する発光ダイオードである場合、環境温度が変化すると、検出用光源１２の出射強度およびピーク波長が変化するため、対象物体Ｏｂの検出精度に影響が及びやすいが、本形態では、実際に位置検出を行って得たデフォルト二次元座標データに基づいて補正を行う。このため、検出用光源１２の出射強度およびピーク波長の温度変化の影響を纏めて補正するので、検出用光源１２が赤外光を出射する発光ダイオードであっても環境温度の変化を受けずに正確な位置検出を行うことができる。また、検出光Ｌ２は赤外光であるため、表示装置８の表示面と重なる位置に検出対象空間１０Ｒを設定した場合でも、検出光Ｌ２が画像の視認を妨げない。
【００６７】
また、本形態では、位置検出工程ＳＴ２において、位置検出部５０の第１二次元座標データ取得部５５１によって対象物体Ｏｂが存在する状態で対象物体Ｏｂの第１二次元座標データを取得する第１二次元座標データ取得工程を行い、その後、位置検出部５０の第２二次元座標データ取得部５５２によって第１二次元座標データに補正を行って第２二次元座標データを取得する第２二次元座標データ取得工程を行う。このため、温度補正を行う場合でも、ソフト面で対応することができるという利点がある。
【００６８】
また、本形態においては、第１点灯動作時および第２点灯動作時において受光部３０での受光強度が等しくなるように複数の検出用光源１２を差動させた結果に基づいて二次元座標データを検出する。このため、受光部３０において受光強度と出力電流との関係が温度によって変動した場合でも、かかる変動の影響を受けずに対象物体Ｏｂの二次元座標データを得ることができる。
【００６９】
また、本形態の光学式位置検出装置１０は、ライトガイド１３によって光強度分布を形成するタイプであるため、検出用光源１２からの出射光量が温度変化によって変動すると、光強度分布が変化する等、検出用光源１２の温度特性の影響を受けやすいが、本形態によれば、かかる方式の場合でも、温度変化の影響を適正に補正することができるので、検出精度の低下を防止することができる。
【００７０】
［別の実施の形態］
図１０は、本発明を適用した別の光学式位置検出装置１０の電気的構成を示す説明図である。上記実施の形態では、位置検出工程ＳＴ２において対象物体Ｏｂの二次元座標データを検出する際に補正条件に対応する補正を行うにあたって、対象物体Ｏｂが存在する状態で対象物体Ｏｂの第１二次元座標データを取得した後、かかる第１二次元座標データに補正を行ったが、本形態では、対象物体Ｏｂの二次元座標データを検出する際に検出用光源１２からの検出光Ｌ２の出射強度に補正を行う。このため、図１０に示すように、本形態の光学式位置検出装置１０では、制御装置６０には、位置検出部５０が対象物体Ｏｂの二次元座標データを検出する際に補正条件に基づいて調整量算出部７４を制御する出射強度補正部６８が設けられており、図３を参照して説明した第１二次元座標データ取得部５５１や第２二次元座標データ取得部５５２が設けられていない。その他の構成は、前記の実施の形態と同様であるため、それらの説明を省略する。
【００７１】
かかる構成の光学式位置検出装置１０でも、図９（ａ）を参照して説明したように、補正条件決定工程ＳＴ１では、対象物体Ｏｂが存在しないデフォルト状態で検出動作を行ってデフォルト二次元座標データを得た後、デフォルト二次元座標データのＸ座標値とＹ座標値との比較結果に基づいて現在の環境温度を検出し、補正条件を決定する。そして、位置検出工程ＳＴ２において対象物体Ｏｂの位置検出を行う際、補正条件決定工程ＳＴ１で決定された補正条件により、出射強度補正部６８は、調整量算出部７４を制御し、検出用光源１２に供給する駆動電流を補正する。このため、環境温度を直接、測定しなくても、温度補正を行うことができる等、前記の実施の形態と同様な効果を奏する。
【００７２】
［他の実施の形態］
上記実施の形態では、デフォルト二次元座標データのＸ座標値（第１座標値）とＹ座標値（第２座標値）との比較結果に基づいて補正条件を決定するにあたって、Ｘ座標値（第１座標値）とＹ座標値（第２座標値）との差を用いたが、Ｘ座標値（第１座標値）とＹ座標値（第２座標値）との比、あるいは差および比の双方に基づいて補正条件を決定してもよい。
【００７３】
上記実施の形態では、ライトガイド１３によって光強度分布を形成するタイプの光学式位置検出装置１０に本発明を適用した例を説明したが、特表２００３−５３４５５４号公報に記載されている光学式位置検出装置１０のように、ライトガイドを用いないタイプの光学式位置検出装置１０に本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００７４】
８・・表示装置（視認面構成部材）、１０・・光学式位置検出装置、１０Ｒ・・検出対象空間、１２、１２Ａ〜１２Ｄ・・検出用光源、１２Ｒ・・参照用光源、１３・・ライトガイド、３０・・受光部、５０・・位置検出部、６４・・補正条件決定部、６６・・補正データメモリー、１００・・位置検出システム、５５１・・第１二次元座標データ取得部、５５２・・第２二次元座標データ取得部、Ｏｂ・・対象物体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物体の位置を光学的に検出する光学式位置検出装置であって、
検出光を出射する複数の検出用光源と、
該複数の検出用光源を順次点灯させる光源駆動部と、
前記対象物体で反射した前記検出光を受光する受光部と、
前記複数の検出用光源が順次点灯した際の前記検出光の受光部での受光強度に基づいて前記対象物体の少なくとも二次元座標データを検出する位置検出部と、
前記対象物体が存在しない状態で前記複数の検出用光源が順次点灯した際に前記位置検出部で検出されたデフォルト二次元座標データの第１座標値と第２座標値との比較結果に基づいて補正条件を決定する補正条件決定部と、
を有し、
前記位置検出部において前記対象物体の前記二次元座標データを検出する際、前記補正条件に対応する補正が行われ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、赤外光を出射する発光ダイオードであ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】
前記位置検出部は、前記対象物体が存在する状態で前記複数の検出用光源が順次点灯した際の前記受光部での受光強度に基づいて前記対象物体の第１二次元座標データを取得する第１二次元座標データ取得部と、前記補正条件に基づいて前記第１二次元座標データに前記補正を行って第２二次元座標データを取得する第２二次元座標データ取得部と、を備え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】
前記位置検出部が前記対象物体の前記二次元座標データを検出する際に前記補正条件に基づいて前記複数の検出用光源からの前記検出光の出射強度に前記補正を行う出射強度補正部を有し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５】
検出光を出射する複数の検出用光源を順次点灯させた際の受光部での受光強度に基づいて対象物体の少なくとも二次元座標データを検出する検出動作を行う光学式位置検出方法であって、
前記対象物体が存在しない状態で前記検出動作を行い、得られたデフォルト二次元座標データの第１座標値と第２座標値との比較結果に基づいて補正条件を決定する補正条件決定工程と、
前記対象物体が存在する状態で前記検出動作を行った際の前記受光部での受光強度に基づいて前記対象物体の二次元座標データを検出する位置検出工程と、
を有し、
前記位置検出工程では、前記対象物体の前記二次元座標データを検出する際、前記補正条件に対応する補正を行うことを特徴とする光学式位置検出方法。
【請求項６】
前記検出用光源は、赤外光を出射する発光ダイオードであることを特徴とする請求項５に記載の光学式位置検出方法。
【請求項７】
前記補正を行うにあたっては、
前記位置検出工程において、前記対象物体が存在する状態で前記検出動作を行った際の前記受光部での受光強度に基づいて前記対象物体の第１二次元座標データを取得する第１二次元座標データ取得工程と、該第１二次元座標データ取得工程の後、前記補正条件により前記第１二次元座標データに前記補正を行って第２二次元座標データを取得する第２二次元座標データ取得工程と、を行うことを特徴とする請求項５または６に記載の光学式位置検出方法。
【請求項８】
前記補正を行うにあたっては、
前記位置検出工程を行う際、前記補正条件に基づいて前記複数の検出用光源からの前記検出光の出射強度に前記補正を行うことを特徴とする請求項５または６に記載の光学式位置検出方法。
【請求項９】
前記検出動作では、前記複数の検出用光源のうち、一部の検出用光源と他の一部の検出用光源とを交互に点灯させる第１点灯動作と、該第１点灯動作とは異なる組み合わせで、一部の検出用光源と他の一部の検出用光源とを交互に点灯させる第２点灯動作と、を行い、
前記検出動作では、前記第１点灯動作時および前記第２点灯動作時のいずれにおいても、前記一部の検出用光源を点灯させた際の前記受光部での受光強度と、前記他の一部の検出用光源を点灯させた際の前記受光部での受光強度とが等しくなるように前記複数の検出用光源に対する駆動電流を調整したときの前記一部の検出用光源に対する駆動電流値と前記他の一部の検出用光源に対する駆動電流値との比較結果に基づいて前記二次元座標データを検出することを特徴とする請求項８に記載の光学式位置検出方法。
【請求項１０】
前記一部の検出用光源から出射された検出光、および前記他の一部の検出用光源から出射された検出光は、ライトガイドによって、当該ライトガイドの他方端から一方端側に向けて出射強度が減少する検出光、および一方側から他方側に向けて出射強度が増大する検出光として出射されることを特徴とする請求項５乃至９の何れか一項に記載の光学式位置検出方法。
【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、
検出光を出射する複数の検出用光源と、
該複数の検出用光源を順次点灯させる光源駆動部と、
前記対象物体で反射した前記検出光を受光する受光部と、
前記複数の検出用光源が順次点灯した際の前記検出光の受光部での受光強度に基づいて前記対象物体の少なくとも二次元座標データを検出する位置検出部と、
前記対象物体が存在しない状態で前記複数の検出用光源が順次点灯した際に前記位置検出部で検出されたデフォルト二次元座標データの第１座標値と第２座標値との比較結果に基づいて補正条件を決定する補正条件決定部と、
を有し、
前記位置検出部において前記対象物体の前記二次元座標データを検出する際、前記補正条件に対応する補正が行われ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、赤外光を出射する発光ダイオードであ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】
前記位置検出部は、前記対象物体が存在する状態で前記複数の検出用光源が順次点灯した際の前記受光部での受光強度に基づいて前記対象物体の第１二次元座標データを取得する第１二次元座標データ取得部と、前記補正条件に基づいて前記第１二次元座標データに前記補正を行って第２二次元座標データを取得する第２二次元座標データ取得部と、を備え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】
前記位置検出部が前記対象物体の前記二次元座標データを検出する際に前記補正条件に基づいて前記複数の検出用光源からの前記検出光の出射強度に前記補正を行う出射強度補正部を有し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５】
検出光を出射する複数の検出用光源を順次点灯させた際の受光部での受光強度に基づいて対象物体の少なくとも二次元座標データを検出する検出動作を行う光学式位置検出方法であって、
前記対象物体が存在しない状態で前記検出動作を行い、得られたデフォルト二次元座標データの第１座標値と第２座標値との比較結果に基づいて補正条件を決定する補正条件決定工程と、
前記対象物体が存在する状態で前記検出動作を行った際の前記受光部での受光強度に基づいて前記対象物体の二次元座標データを検出する位置検出工程と、
を有し、
前記位置検出工程では、前記対象物体の前記二次元座標データを検出する際、前記補正条件に対応する補正を行うことを特徴とする光学式位置検出方法。
【請求項６】
前記検出用光源は、赤外光を出射する発光ダイオードであることを特徴とする請求項５に記載の光学式位置検出方法。
【請求項７】
前記補正を行うにあたっては、
前記位置検出工程において、前記対象物体が存在する状態で前記検出動作を行った際の前記受光部での受光強度に基づいて前記対象物体の第１二次元座標データを取得する第１二次元座標データ取得工程と、該第１二次元座標データ取得工程の後、前記補正条件により前記第１二次元座標データに前記補正を行って第２二次元座標データを取得する第２二次元座標データ取得工程と、を行うことを特徴とする請求項５または６に記載の光学式位置検出方法。
【請求項８】
前記補正を行うにあたっては、
前記位置検出工程を行う際、前記補正条件に基づいて前記複数の検出用光源からの前記検出光の出射強度に前記補正を行うことを特徴とする請求項５または６に記載の光学式位置検出方法。
【請求項９】
前記検出動作では、前記複数の検出用光源のうち、一部の検出用光源と他の一部の検出用光源とを交互に点灯させる第１点灯動作と、該第１点灯動作とは異なる組み合わせで、一部の検出用光源と他の一部の検出用光源とを交互に点灯させる第２点灯動作と、を行い、
前記検出動作では、前記第１点灯動作時および前記第２点灯動作時のいずれにおいても、前記一部の検出用光源を点灯させた際の前記受光部での受光強度と、前記他の一部の検出用光源を点灯させた際の前記受光部での受光強度とが等しくなるように前記複数の検出用光源に対する駆動電流を調整したときの前記一部の検出用光源に対する駆動電流値と前記他の一部の検出用光源に対する駆動電流値との比較結果に基づいて前記二次元座標データを検出することを特徴とする請求項８に記載の光学式位置検出方法。
【請求項１０】
前記一部の検出用光源から出射された検出光、および前記他の一部の検出用光源から出射された検出光は、ライトガイドによって、当該ライトガイドの他方端から一方端側に向けて出射強度が減少する検出光、および一方側から他方側に向けて出射強度が増大する検出光として出射されることを特徴とする請求項５乃至９の何れか一項に記載の光学式位置検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図４】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１４５４７３（Ｐ２０１２−１４５４７３Ａ）
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４５９３（Ｐ２０１１−４５９３）
【出願日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【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８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]