光学式位置検出装置および入力機能付き表示システム
【課題】受光部に対する電気ノイズに対する影響を阻止することにより、誤検出の発生を防止することのできる光学式位置検出装置、および当該光学式位置検出装置を備えた入力機能付き表示システムを提供すること。
【解決手段】光学式位置検出装置10において、制御用IC70が第1駆動ライン125Aおよび第2駆動ライン125Bを介して光源部12に高周波数の駆動パルスを順次供給すると、光源部12からは検出光L2が放射状に出射される。その際、受光部13は、検出光L2が出射された検出対象空間10Rに位置する対象物体Obで反射した検出光L2を受光する。光学式位置検出装置10には、受光部13を複数の光源120、駆動ライン(第1駆動ライン125A、第2駆動ライン125B)、および制御用IC70から電気的にシールドするシールド部材16が設けられている。
【解決手段】光学式位置検出装置10において、制御用IC70が第1駆動ライン125Aおよび第2駆動ライン125Bを介して光源部12に高周波数の駆動パルスを順次供給すると、光源部12からは検出光L2が放射状に出射される。その際、受光部13は、検出光L2が出射された検出対象空間10Rに位置する対象物体Obで反射した検出光L2を受光する。光学式位置検出装置10には、受光部13を複数の光源120、駆動ライン(第1駆動ライン125A、第2駆動ライン125B)、および制御用IC70から電気的にシールドするシールド部材16が設けられている。
【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、および当該光学式位置検出装置を備えた入力機能付き表示システム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、複数の点光源を互いに離間した位置に設け、複数の点光源の各々から検出光を出射した際に、対象物体で反射した検出光が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、複数の点光源の各々から出射された検出光を、導光板を介して出射し、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)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【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】
【0004】
かかる光学式位置検出装置では、対象物体の位置を検出するのに複数の点光源を順次点灯させる必要があるため、対象物体の位置を短い期間で検出するには、周波数の高い駆動パルスで点光源を駆動する必要がある。しかしながら、特許文献1〜3に記載の構成のままでは、光源駆動部から駆動ラインを介して点光源に駆動パルスを供給した際、光源駆動部、駆動ラインおよび点光源から放出された電気ノイズの影響が受光部に及び、誤検出が発生しやすいという問題点がある。特に、受光部において、検出光を受光した際に出力する信号は、微弱な信号であるため、電気ノイズの影響を受けやすく、誤検出が発生しやすいという問題点がある。
【0005】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、受光部に対する電気ノイズに対する影響を阻止することにより、誤検出の発生を防止することのできる光学式位置検出装置、および当該光学式位置検出装置を備えた入力機能付き表示システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するために、本発明に係る光学式位置検出装置は、検出光を出射する複数の光源を備えた光源部と、前記複数の光源に対して駆動ラインを介して駆動パルスを供給する光源駆動部と、前記検出光が出射された空間からの戻り光を受光する受光部と、前記受光部を前記複数の光源、前記駆動ラインおよび前記光源駆動部から電気的にシールドするシールド部材と、を有していることを特徴とする。
【0007】
本発明に係る光学式位置検出装置において、光源が検出光を出射した際、受光部は、検出光が出射された空間に位置する対象物体で反射した検出光(戻り光)を受光する。ここで、受光部での受光強度は、対象物体の位置に対応するので、光学式位置検出装置では、受光部での受光強度に基づいて対象物体の位置を検出することができる。また、本発明では、受光部を複数の光源、駆動ラインおよび光源駆動部から電気的にシールドするシールド部材が設けられている。このため、光源に供給する駆動パルスの周波数を高めて、対象物体の位置検出に要する時間の短縮を図った場合に、光源駆動部、駆動ラインおよび光源から電気ノイズが放出されたとしても、かかる電気ノイズの影響が受光部に及びにくい。特に、受光部が検出光を受光した際に出力する信号は、かなり微弱であるが、本発明によれば、かかる信号に電気ノイズの影響が及びにくい。それ故、本発明によれば、電気ノイズに起因する誤検出の発生を防止することができる。
【0008】
本発明において、前記光源部は、第1方向、該第1方向に直交する第2方向、および前記第1方向と前記第2方向とに直交する第3方向のうち、前記第1方向および前記第2方向より規定される仮想面に沿うように前記検出光を放射状に出射することが好ましい。かかる構成によれば、検出対象空間が広い場合でも、複数の光源を比較的近い位置に配置することができるので、受光部を複数の光源、駆動ラインおよび光源駆動部から電気的にシールドするのが容易である。
【0009】
本発明は、前記光源駆動部が、前記複数の光源を駆動して、第1期間中、前記検出光の出射強度を当該検出光の放射角度範囲の一方側から他方側に向かって減少させ、第2期間中、前記検出光の出射強度を前記放射角度範囲の他方側から一方側に向かって減少させる場合に適用すると効果的である。かかる構成では、第1期間および第2期間の各々において複数の光源を各々、異なる条件で駆動するため、対象物体の位置検出に要する時間を短縮するには、その分、駆動パルスの周波数を高める必要があるが、この場合でも、本発明によれば、電気ノイズに起因する誤検出の発生を防止することができる。
【0010】
本発明は、前記光源部として、互いに異なる期間において前記検出光を出射する第1光源部と第2光源部とを備えている場合に適用すると効果的である。かかる構成では、第1光源部および第2光源部の各々において光源を異なる条件で駆動するため、対象物体の位置検出に要する時間を短縮するには、その分、駆動パルスの周波数を高める必要があるが、この場合でも、本発明によれば、電気ノイズに起因する誤検出の発生を防止することができる。
【0011】
本発明において、前記シールド部材は、前記複数の光源、前記駆動ラインおよび前記光源駆動部を内部に収容した金属製の筐体である構成を採用することができる。
【0012】
本発明において、前記複数の光源、前記駆動ラインおよび前記光源駆動部を保持する光源保持部材を備え、当該光源保持部材の金属部分によって前記シールド部材が構成されている構成を採用してもよい。かかる構成によれば、複数の光源、駆動ラインおよび光源駆動部の保持と、電気的なシールドとを共通の部材(光源保持部材)によって行うことができるので、専用のシールド部材を設ける必要がないという利点がある。
【0013】
この場合、前記受光部は、前記光源保持部材に保持されて受発光ユニットを構成している構成であってもよい。光源保持部材によって電気的なシールドを行うことができれば、受光部も光源保持部材で保持して受発光ユニットを構成した場合でも、受光部を複数の光源、駆動ラインおよび光源駆動部から電気的にシールドすることができる。
【0014】
本発明に係る光学式位置検出装置は、入力機能付き表示システム等、各種のシステムに利用することができる。例えば、画像が表示される表示面を備えた表示装置と、前記表示面に沿う方向の対象物体の位置を光学的に検出する光学式位置検出装置と、を有し、当該光学式位置検出装置での前記対象物体の位置検出結果に基づいて前記画像が切り換えられる入力機能付き表示システムにおいて、本発明を適用した光学式位置検出装置を入力装置として用いることができる。また、画像を投射する画像投射装置と、画像の投射方向と交差する方向の対象物体の位置を光学的に検出する光学式位置検出装置と、を有し、当該光学式位置検出装置での前記対象物体の位置検出結果に基づいて前記画像が切り換えられる入力機能付き表示システムにおいて、本発明を適用した光学式位置検出装置を入力装置として用いることができる。さらにまた、他のシステムとしては、電子ペーパーに対する入力システムや、入力機能付きウインドウシステムや、入力機能付きアミューズメントシステムに用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の実施の形態1に係る光学式位置検出装置の主要部を模式的に示す説明図である。
【図2】本発明の実施の形態1に係る光学式位置検出装置の光源部の説明図である。
【図3】図2に示す光源部の主要部の構成を示す説明図である。
【図4】図3に示す光源部の詳細構成を模式的に示す説明図である。
【図5】本発明の実施の形態1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6】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位置検出原理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対象物体のXY座標データを取得する原理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受発光ユニットの説明図である。
【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受発光ユニットの説明図である。
【図10】図9に示す受発光ユニットにおける光源部の説明図である。
【図11】本発明を適用した位置検出システムの具体例1(入力機能付き表示システム)の説明図である。
【図12】本発明を適用した位置検出システムの具体例2(入力機能付き表示システム/入力機能付き投射型表示システム)の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
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軸方向およびY軸方向とし、X軸方向およびY軸方向に交差する方向をZ軸方向とする。従って、本発明における第1方向はX軸方向であり、第2方向はY軸方向であり、第3方向はZ軸方向である。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、Z軸方向の一方側をZ1側とし、他方側をZ2側として表してある。
【0017】
[実施の形態1]
(全体構成)
図1は、本発明の実施の形態1に係る光学式位置検出装置の主要部を模式的に示す説明図であり、図1(a)、(b)は、光学式位置検出装置を検出光出射空間側の斜め方向からみたときの説明図、および光学式位置検出装置を正面からみたときの説明図である。
【0018】
図1において、本形態の位置検出システム1は、対象物体Obの位置を検出する光学式位置検出装置10を有しており、かかる光学式位置検出装置10は、X軸方向(第1方向)およびY軸方向(第2方向)により規定される仮想のXY平面(仮想面)に沿うように放射状に出射した検出光L2を利用して、対象物体Obの位置を検出する。本形態において、位置検出システム1は、XY平面に沿って広がる視認面41をZ軸方向(第3方向)の一方側Z1に備えた視認面構成部材40を有しており、光学式位置検出装置10は、視認面41に沿って検出光L2を出射し、視認面構成部材40に対して視認面41側(Z軸方向の一方側Z1)に位置する対象物体Obの位置を検出する。従って、位置検出システム1の検出対象空間10Rは、光学式位置検出装置10において検出光L2が出射される検出光出射空間であり、検出対象空間10Rには、後述する検出光L2の光強度分布が形成される。かかる位置検出システム1は、光学式位置検出装置10によって、後述する電子黒板等の入力機能付き表示システムや入力機能付き投射型表示システム等として用いることができる。
【0019】
本形態の位置検出システム1において、光学式位置検出装置10は、視認面41(XY平面)に沿って検出光L2を放射状に出射する光源部12(線状光源部)と、検出光L2の出射空間(検出対象空間10R)に位置する対象物体Obで反射した検出光L2(反射光L3)を受光する受光部13とを備えている。
【0020】
本形態においては、光源部12として、視認面構成部材40に対してY軸方向の一方側Y1に離間する位置で検出対象空間10Rに向く2つの光源部12(第1光源部12Aおよび第2光源部12B)が用いられており、第1光源部12Aと第2光源部12Bとは、X軸方向で離間し、Y軸方向では同一の位置にある。受光部13は、視認面構成部材40に対してY軸方向の一方側Y1に離間する位置で、X軸方向において第1光源部12Aと第2光源部12Bとの間に配置され、受光面を検出対象空間10Rに向けている。なお、受光部13は、図8〜図10を参照して後述する形態のように、第1光源部12Aおよび第2光源部12Bに対して1対1の関係で配置されることもある。
【0021】
後述するように、2つの光源部12(第1光源部12Aおよび第2光源部12B)は各々、LED(発光ダイオード)等の発光素子からなる光源(点光源)を備えており、ピーク波長が840〜1000nmに位置する赤外光からなる検出光L2(検出光L2a、L2b)を発散光として出射する。受光部13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を備えており、本形態において、受光素子は赤外域に感度ピークを備えたフォトダイオードである。
【0022】
本形態において、光源部12(第1光源部12Aおよび第2光源部12B)、および受光部13は、視認面構成部材40よりZ軸方向の一方側Z1に突出した位置にある。また、第1光源部12Aと第2光源部12Bとは異なる期間において点灯する。従って、本形態では、まず、第1光源部12Aから検出光L2aが出射され、その際、受光部13は、検出対象空間10Rに位置する対象物体Obで反射した検出光L2a(反射光L3)を受光する。次に、第2光源部12Bから検出光L2bが出射され、その際、受光部13は、検出対象空間10Rに位置する対象物体Obで反射した検出光L2b(反射光L3)を受光する。
【0023】
かかる光学式位置検出装置10においては、詳しくは後述するように、光源部12および受光部13はいずれも、制御用IC70に電気的に接続され、制御用IC70は、パーソナルコンピューター等の制御装置60に電気的に接続されている。制御装置60には、ディスプレイ66やキーボード67等が設けられている。
【0024】
(光源部12の具体的構成)
図2は、本発明の実施の形態1に係る光学式位置検出装置10の光源部12の説明図である。図3は、図2に示す光源部12の主要部の構成を示す説明図である。図4は、図3に示す光源部12の詳細構成を模式的に示す説明図であり、図4(a)、(b)は、第1期間の第1点灯動作時に検出光L2が出射される様子を示す説明図、および第2期間の第2点灯動作時に検出光L2が出射される様子を示す説明図である。
【0025】
図2に示すように、本形態の光学式位置検出装置10において、第1光源部12Aおよび第2光源部12Bは同一の構成を有している。より具体的には、第1光源部12Aは、Z軸方向からみたときに扇形形状あるいは半円形状を有する光源支持部材150を有している。かかる光源支持部材150は、第1光源支持部材151と第2光源支持部材152とがZ軸方向で重ねられた構造になっており、第1光源支持部材151および第2光源支持部材152は各々、扇形形状あるいは半円形状の鍔部156a、156bを備えている。鍔部156a、156bにより挟まれた部分は、第1光源部12Aから検出光L2が出射される出射部になっており、鍔部156a、156bは、Z軸方向における検出光L2の出射範囲を制限している。
【0026】
第1光源部12Aは、検出光L2の出射部として、Z軸方向に重ねて配置された第1光源モジュール126と第2光源モジュール127とを備えている。第2光源部12Bも、第1光源部12Aと同様な構成を有しているため、説明を省略する。
【0027】
図3に示すように、第1光源部12Aおよび第2光源部12Bにおいて、第1光源モジュール126および第2光源モジュール127はいずれも、発光ダイオード等の発光素子からなる光源120、および円弧状のライトガイドLGを備えている。第2光源部12Bにおいても、第1光源部12Aと同様、第1光源モジュール126および第2光源モジュール127はいずれも、発光ダイオード等の発光素子からなる光源120、および円弧状のライトガイドLGを備えている。
【0028】
図4に示すように、第1光源部12Aおよび第2光源部12Bにおいて、第1光源モジュール126は、光源120として、赤外光を出射する発光ダイオード等の発光素子からなる第1光源121を備えているとともに、円弧状のライトガイドLGを備えており、第1光源121は、ライトガイドLGの一方の端部LG1に配置されている。また、第1光源モジュール126は、ライトガイドLGの円弧状の外周面LG3に沿って、光学シートPSおよびルーバーフィルムLF等を備えた円弧状の照射方向設定部LEを備え、ライトガイドLGの円弧状の内周面LG4に沿って、円弧状の反射シートRSを備えている。第2光源モジュール127も、第1光源モジュール126と同様、光源120として、赤外光を出射する発光ダイオード等の発光素子からなる第2光源122を備えているとともに、円弧状のライトガイドLGを備えており、第2光源122は、ライトガイドLGの他方の端部LG2に配置されている。また、第2光源モジュール127も、第1光源モジュール126と同様、ライトガイドLGの円弧状の外周面LG3に沿って、光学シートPSおよびルーバーフィルムLF等を備えた円弧状の照射方向設定部LEを備え、ライトガイドLGの円弧状の内周面LG4に沿って、円弧状の反射シートRSを備えている。なお、ライトガイドLGの外周面LG3および内周面LG4のうちの少なくとも一方には、ライトガイドLGからの検出光L2の出射効率を調整するための加工が施されており、かかる加工手法としては、例えば反射ドットを印刷する方式や、スタンパーやインジェクションにより凹凸を付す成型方式や、溝加工方式を採用することができる。
【0029】
(位置検出部等の構成)
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の電気的構成等を示す説明図であり、図5(a)、(b)は、制御用ICの構成を示す説明図、および光源に供給される駆動信号の説明図である。本形態の位置検出システム1に用いた光学式位置検出装置10において、図1〜図3等を参照して説明した光源部12(第1光源部12A、第2光源部12B)および受光部13は、図5(a)に示す制御用IC70に電気的に接続され、制御用IC70は、信号線69を介してパーソナルコンピューター等の上位の制御装置60に電気的に接続されている。
【0030】
制御用IC70は、基準クロック、A相基準パルス、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とを有している。また、制御用IC70は、第1光源部12Aに第1駆動ライン125Aを介して電気的に接続されたスイッチ部76を有しており、かかるスイッチ部76は、第2光源部12Bに第2駆動ライン125Bを介して電気的に接続されている。スイッチ部76は、第1光源部12Aの第1光源121、第1光源部12Aの第2光源122、第2光源部12Bの第1光源121、および第2光源部12Bの第2光源122のいずれに駆動パルスを供給するかを制御する。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。
【0031】
制御用IC70は、受光信号出力ライン135を介して受光部13と電気的に接続されており、制御用IC70は、受光信号出力ライン135を介して制御用IC70に入力された受光部13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を有している。また、制御用IC70は、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を制御して第1光源部12Aの第1光源121、第1光源部12Aの第2光源122、第2光源部12Bの第1光源121、および第2光源部12Bの第2光源122に供給する駆動パルスの駆動電流値を調整する調整量算出部74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。
【0032】
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を構成する座標データ取得部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)の座標データ取得部55とによって構成されている。
【0033】
本形態では、光源部12として、互いに離間した位置に配置された第1光源部12Aおよび第2光源部12Bを有している。従って、座標データ取得部55は、第1光源部12Aに対する駆動結果に基づいて、第1光源部12Aの放射中心に対する対象物体Obの角度位置を検出する第1角度位置検出部551と、第2光源部12Bに対する駆動結果に基づいて、第2光源部12Bの放射中心に対する対象物体Obの角度位置を検出する第2角度位置検出部552とを有している。また、座標データ取得部55は、第1角度位置検出部551で得られた対象物体Obの角度位置と、第2角度位置検出部552で得られた対象物体Obの角度位置とに基づいて対象物体ObのXY座標データを確定する座標データ確定部553を備えている。
【0034】
なお、本形態では、制御用IC70を多チャンネル化して、1つの制御用IC70によって第1光源部12Aおよび第2光源部12Bを駆動しているが、第1光源部12Aおよび第2光源部12Bに対して1対1の関係をもつ2つの制御用IC70を用いてもよい。
【0035】
このように構成した光学式位置検出装置10において、制御用IC70の光源駆動部51は、図5(b)に示すように、第1期間(第1点灯動作時)では、第1光源部12Aの第1光源121に高周波数の駆動パルスを印加し、第2期間(第2点灯動作時)では、第1光源部12Aの第2光源122に第1光源121に印加する駆動パルスとは逆相の駆動パルスを印加する。その後、制御用IC70の光源駆動部51は、第1期間(第1点灯動作時)では、第2光源部12Bの第1光源121に高周波数の駆動パルスを印加するとともに、第2期間(第2点灯動作時)では、第2光源部12Bの第2光源122に第1光源121に印加する駆動パルスとは逆相の駆動パルスを印加する。なお、光学式位置検出装置10において、光源部12に対する駆動電流値を制御するにあたっては、電圧変調やパルス幅変量が行われる。
【0036】
(座標検出原理)
図4に示すように、本形態の光学式位置検出装置10において、図5(a)を参照して説明した光源駆動部51は、光源部12(第1光源部12Aおよび第2光源部12B)のいずれにおいても、検出光L2の出射強度が検出光L2の放射角度範囲の一方側から他方側に向かって減少する第1点灯動作(第1期間)と、検出光L2の出射強度が検出光L2の放射角度範囲の他方側から一方側に向かって減少する第2点灯動作(第2期間)とを行わせる。
【0037】
より具体的には、光源駆動部51は、第1光源部12Aに対して、第1点灯動作時(第1期間)には、第1光源モジュール126の第1光源121を点灯させ、検出対象空間10Rに検出光L2を出射させる。その際、第2光源122は消灯状態にある。その結果、検出対象空間10Rには第1光強度分布LID1が形成される。かかる第1光強度分布LID1は、図4(a)に矢印の長さにより出射光の強度を示すように、一方の端部LG1に対応する角度方向から他方の端部LG2に対応する角度方向に向けて強度が単調に低下する強度分布である。
【0038】
また、光源駆動部51は、第1光源部12Aに対して、第2点灯動作時(第2期間)には、第2光源モジュール127の第2光源122を点灯させ、検出対象空間10Rに検出光L2を出射させる。その際、第1光源121は消灯状態にある。その結果、検出対象空間10Rには第2光強度分布LID2が形成される。かかる第2光強度分布LID2は、図4(b)に矢印の長さにより出射光の強度を示すように、他方の端部LG2に対応する角度方向から一方の端部LG1に対応する角度方向に向けて強度が単調に低下する強度分布である。
【0039】
なお、第2光源部12Bにおいて、第1光源モジュール126の第1光源121が点灯した第1点灯動作時、および第2光源モジュール127の第2光源122が点灯した第2点灯動作時にも、第1光源部12Aと同様、第1光強度分布LID1および第2光強度分布LID2が形成される。従って、後述するように、第1光強度分布LID1および第2光強度分布LID2を利用すれば、第1光源部12Aおよび第2光源部12Bの中心PEの距離DS(図7参照)が固定であるので、対象物体Obの位置を検出することができる。
【0040】
(対象物体Obの角度位置の検出)
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における位置検出原理を示す説明図であり、図6(a)、(b)は光強度分布の説明図、および対象物体が存在する位置情報(方位情報)を取得する方法の説明図である。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において対象物体ObのXY座標データを取得する原理を示す説明図である。
【0041】
まず、第1光源部12Aの第1光源モジュール126において、第1光強度分布LID1を形成した際、検出光L2の照射方向と、検出光L2の強度とは、図6(a)に線E1で示す直線関係にある。また、第1光源部12Aの第2光源モジュール127において、第2光強度分布LID2を形成した際、検出光L2の照射方向と、検出光L2の強度とは、図6(a)に線E2で示す直線関係にある。ここで、図6(b)および図7に示すように、第1光源部12Aの中心PE(第1光源モジュール126の中心/検出光L2の放射中心位置)からみて角度θの方向に対象物体Obが存在するとする。この場合、第1光強度分布LID1を形成したとき、対象物体Obが存在する位置での検出光L2の強度はINTaとなる。これに対して、第2光強度分布LID2を形成したとき、対象物体Obが存在する位置での検出光L2の強度はINTbとなる。従って、第1光強度分布LID1を形成した際の受光部13での検出強度と、第2光強度分布LID2を形成した際の受光部13での検出強度とを比較して、強度INTa、INTbの関係を求めれば、図6(b)および図7に示すように、第1光源部12Aの中心PEを基準に対象物体Obが位置する方向の角度θ(角度θ1/角度位置)を求めることができる。
【0042】
かかる原理を利用して、対象物体Obの角度位置(角度θ1)を検出するにあたって、本形態では、第1光源部12Aにおいて、第1光源モジュール126によって第1光強度分布LID1を形成した際の受光部13での検出強度と、第2光源モジュール127によって第2光強度分布LID2を形成した際の受光部13での検出強度とが等しくなるように、第1光源121に対する第1駆動電流値、および第2光源122に対する第2駆動電流値を調整する。ここで、第1光源部12Aからの検出光L2の出射強度は、第1光源121に対する第1駆動電流値、および第2光源122に対する第2駆動電流値に比例する。従って、第1光源121に対する第1駆動電流値、および第2光源122に対する第2駆動電流値を調整した後の第1駆動電流値と第2光源122との比や差、あるいは駆動電流値を調整した際の調整量の比や差から対象物体Obが位置する方向の角度θ(角度θ1)を求めることができる。
【0043】
より具体的には、まず、図5(a)に示す制御用IC70の光源駆動部51は、第1点灯動作として第1光源121を点灯させて第1光強度分布LID1を形成した後、第2点灯動作として第2光源122を点灯させて第2光強度分布LID2を形成する。この際、第1光強度分布LID1と第2光強度分布LID2とは強度変化の向きは逆向きであるが、強度レベルは同一である。そして、図5(a)に示す位置検出部50の調整量算出部74は、第1点灯動作時の受光部13の受光強度INTaと、第2点灯動作時の受光部13の受光強度INTbとを比較する。その結果、第1点灯動作時の受光部13の受光強度INTaと、第2点灯動作時の受光部13の受光強度INTbとが等しければ、対象物体Obの角度位置は0°であることがわかる。
【0044】
これに対して、受光強度INTa、INTbが相違している場合、第1点灯動作時の受光部13の受光強度INTaと、第2点灯動作時の受光部13の受光強度INTbとが等しくなるように、第1光源121に対する第1駆動電流値、および第2光源122に対する第2駆動電流値を調整する。そして、再度、第1点灯動作と第2点灯動作とを行った際に、第1点灯動作時の受光部13の受光強度INTaと、第2点灯動作時の受光部13の受光強度INTbとが等しければ、図5(a)に示す第1角度位置検出部551は、かかる調整を行った後の第1光源121および第2光源122に対する駆動電流の比や差、あるいは駆動電流の調整量の比や差から対象物体Obが位置する方向の角度θ(角度θ1)を求めることができる。
【0045】
かかる動作を異なる期間において第2光源部12Bにおいても行えば、図5(a)に示す第2角度位置検出部552は、第2光源部12Bの中心PEを基準に対象物体Obが位置する方向の角度θ(角度θ2/角度位置)を求めることができる。従って、図5(a)に示す座標データ確定部553は、第1角度位置検出部551で検出した角度位置(角度θ1の方向)と、第2角度位置検出部552で検出した角度位置(角度θ2の方向)の交点に相当する位置を対象物体Obが位置するXY座標データとして取得する。
【0046】
(シールド部材の構成)
図1および図5(a)に示すように、本形態の光学式位置検出装置10は、光源部12、受光部13、制御用IC70、および制御装置60を有しており、光源部12(第1光源部12A、第2光源部12B)と制御用IC70とは第1駆動ライン125Aおよび第2駆動ライン125Bを介して電気的に接続され、受光部13と制御用IC70とは受光信号出力ライン135を介して電気的に接続されている。ここで、制御用IC70の光源駆動部51から光源部12(第1光源部12A、第2光源部12B)には、第1駆動ライン125Aおよび第2駆動ライン125Bを介して駆動パルスが供給される。しかも、本形態では、複数の光源120を順次点灯させて対象物体Obの位置を検出することから、対象物体Obの位置を短い期間で検出することを目的に、駆動パルスとしては、周波数の高い駆動パルス、例えば、125kHzの駆動パルスにより、光源1つ当たり、200〜300mAの駆動電流を供給する。その一方で、受光部13において、検出光L2を受光した際に出力する信号は、微弱な信号であり、電気ノイズの影響を受けやすい。
【0047】
そこで、本形態の光学式位置検出装置10では、受光部13を複数の光源120、第1駆動ライン125A、第2駆動ライン125B、および制御用IC70(光源駆動部51)から電気的にシールドするシールド部材16が設けられており、受光部13と、複数の光源120、第1駆動ライン125A、第2駆動ライン125B、および制御用IC70(光源駆動部51)との間にはシールド部材16が介在している。
【0048】
かかる構成を実現するにあたって、本形態では、まず、第2光源部12Bに対して受光部13が位置する側とは反対側に制御用IC70を設けてある。また、第1光源部12A、第2光源部12B、第1駆動ライン125A、第2駆動ライン125B、および制御用IC70(光源駆動部51)を金属製の筐体16aに収容し、かかる筐体16aにシールド電位(例えば、グランド電位)を印加することによって、筐体16aをシールド部材16として機能させている。ここで、筐体16aは、概ね、第1光源部12Aからの検出光L2の出射部分、および第2光源部12Bからの検出光L2の出射部分以外は塞がれており、受光部13および受光信号出力ライン135は、筐体16aの外側に配置されている。このため、第1光源部12Aの光源120、第2光源部12Bの光源120、第1駆動ライン125A、第2駆動ライン125B、および制御用IC70(光源駆動部51)から電気ノイズが放出されたとしても、かかる電気ノイズの影響は、受光部13や受光信号出力ライン135に及びにくい。
【0049】
(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、光源120が検出光L2を出射した際、受光部13は、検出光L2が出射された検出対象空間10Rに位置する対象物体Obで反射した検出光L2(戻り光)を受光する。ここで、受光部13での受光強度は、対象物体Obの位置に対応するので、位置検出部50は、受光部13での受光強度に基づいて対象物体の位置を検出することができる。
【0050】
また、本形態では、受光部13を複数の光源120、駆動ライン(第1駆動ライン125A、第2駆動ライン125B)、および制御用IC70(光源駆動部51)から電気的にシールドするシールド部材16が設けられている。このため、光源120に供給する駆動パルスの周波数を高めて、対象物体Obの位置検出に要する時間の短縮を図った際、光源120、駆動ライン(第1駆動ライン125A、第2駆動ライン125B)、および制御用IC70(光源駆動部51)から電気ノイズが放出されたとしても、かかる電気ノイズの影響が受光部13に及びにくい。特に、受光部13が検出光L2を受光した際に出力する信号は、かなり微弱であるが、本形態によれば、かかる信号に電気ノイズの影響が及びにくい。それ故、本形態によれば、電気ノイズに起因する誤検出の発生を防止することができる。
【0051】
また、光源部12は、検出光L2を放射状に出射するとともに、検出光L2の放射角度範囲において一方側から他方側に向かって強度が変化する光強度分布(第1光強度分布LID1および第2光強度分布LID2)を形成し、受光部13は、光強度分布が形成された検出対象空間10Rに位置する対象物体Obで反射した検出光L2を受光する。かかる方式によれば、光源部12から放射状に出射された検出光L2の光強度分布を利用するので、広い空間にわたって光強度分布を形成することができ、検出対象空間10Rが広い。また、検出対象空間10Rが広い場合でも、本形態によれば、複数の光源120を比較的近い位置に配置することができるので、受光部13を光源120、駆動ライン(第1駆動ライン125A、第2駆動ライン125B)、および制御用IC70(光源駆動部51)から電気的にシールドするのが容易である。
【0052】
また、本形態では、位置検出部50は、光源部12での第1点灯動作時(第1期間)および第2点灯動作時(第2期間)における受光部13での受光強度が等しくなるように光源部12に供給する第1点灯動作時の第1駆動電流値と第2点灯動作時の第2駆動電流値とを調整し、その調整結果に基づいて角度位置を検出する。このため、第1期間および第2期間の各々において光源120を異なる条件で駆動するため、対象物体Obの位置検出に要する時間を短縮するには、その分、駆動パルスの周波数を高める必要があるが、この場合でも、本形態によれば、電気ノイズに起因する誤検出の発生を防止することができる。
【0053】
しかも、本形態では、光源部12として、互いに異なる期間において検出光L2を出射する第1光源部12Aと第2光源部12Bとを備えており、第1光源部12Aおよび第2光源部12Bの各々において光源120を異なる条件で駆動する。このため、対象物体Obの位置検出に要する時間を短縮するには、その分、駆動パルスの周波数を高める必要があるが、この場合でも、本形態によれば、電気ノイズに起因する誤検出の発生を防止することができる。
【0054】
さらに、検出光L2は赤外光であるため、視認されない。従って、視認面41に情報が表示されている場合でも、検出光L2が情報の視認を妨げないという利点がある。
【0055】
[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の受発光ユニットの説明図である。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。
【0056】
図8に示す本形態の光学式位置検出装置10も、実施の形態1と同様、X軸方向およびY軸方向により規定される仮想のXY平面(仮想面)に沿うように放射状に出射した検出光L2を利用して、対象物体Obの位置を検出する。また、本形態においても、実施の形態1と同様、光学式位置検出装置10は、検出光L2を放射状に出射する光源部12(線状光源部)と、検出光L2の出射空間(検出対象空間10R)に位置する対象物体Obで反射した検出光L2(反射光L3)を受光する受光部13とを備えており、光源部12としては、実施の形態1と同様な第1光源部12Aおよび第2光源部12Bが用いられている。
【0057】
本形態では、受光部13として、Y軸方向の一方側Y1に離間する位置で検出対象空間10Rに向く第1受光部13Aおよび第2受光部13Bが用いられている。第1受光部13Aは、第1光源部12Aから放射状に出射される検出光L2(検出光L2a)の放射中心位置に配置されており、第1受光部13Aと第1光源部12Aとは第1受発光ユニット15Aとして一体化されている。また、第2受光部13Bは、第2光源部12Bから放射状に出射される検出光L2(検出光L2b)の放射中心位置に配置されており、第2受光部13Bと第2光源部12Bとは第2受発光ユニット15Bとして一体化されている。従って、第1受発光ユニット15Aにおいて、第1光源部12Aから検出光L2aが出射された際、第1受光部13Aは、検出対象空間10Rに位置する対象物体Obで反射した検出光L2a(反射光L3)を受光する。かかる動作とは異なる期間において、第2受発光ユニット15Bにおいて、第2光源部12Bから検出光L2bが出射された際、第2受光部13Bは、検出対象空間10Rに位置する対象物体Obで反射した検出光L2b(反射光L3)を受光する。
【0058】
本形態において、第1受発光ユニット15Aおよび第2受発光ユニット15Bは同一の構成を有している。より具体的には、第1受発光ユニット15Aは、Z軸方向からみたときに扇形形状あるいは半円形状を有する光源支持部材150を有している。かかる光源支持部材150において、第1光源部12Aから放射状に出射される検出光L2(検出光L2a)の放射中心位置には空間158が設けられ、かかる空間158に第1受光部13Aが配置されている。また、第1受発光ユニット15Aにおいて、第1光源モジュール126と第2光源モジュール127とによってZ軸方向で挟まれた部分は透光性の導光部128になっており、かかる導光部128の奥に第1受光部13Aが配置されている。
【0059】
また、本形態では、光源支持部材150の内部に制御用IC70が配置されている。ここで、光源支持部材150は金属製であり、受光部13を制御用IC70、図3等に示す複数の光源120、および図5(a)等に示す第1駆動ライン125Aから電気的にシールドするシールド部材16として利用されている。より具体的には、光源支持部材150において、受光部13に対してX軸方向の両側には図3等に示す光源120や、図5(a)等に示す第1駆動ライン125Aが配置され、受光部13に対してX軸方向の一方側X2には制御用IC70が配置されているが、受光部13に対してX軸方向の両側には、光源支持部材150の金属製の壁部分159が位置する。このため、受光部13に対して、制御用IC70、複数の光源120、および第1駆動ライン125Aが位置する側が金属製の壁部分159で覆われている。従って、光源支持部材150にシールド電位(例えば、グランド電位)を印加してシールド部材16として機能させれば、第1光源部12Aの光源120、第1駆動ライン125A、および制御用IC70(光源駆動部51)から電気ノイズが放出されたとしても、かかる電気ノイズの影響は、第1受光部13A等に及びにくい。また、第2受発光ユニット15Bも、第1受発光ユニット15Aと同様な構成を有しているので、電気ノイズの影響は、第2受光部13B等に及びにくい。それ故、本形態の光学式位置検出装置10も、実施の形態1と略同様な効果を奏する。
【0060】
[実施の形態2の変形例]
上記実施の形態1、2では、2つのライドガイドLGの各々に光源120を設けたが、1つのライドガイドLGの両端に光源120を設け、光源120を交互に点灯させて、第1期間と第2期間とにおいて互いに逆向きの光強度分布を形成してもよい。この場合、光源部12の放射中心に受光部13を設けると、受光部13への検出光L2の入射が光源部12によって妨げられることになる。このような構成でも、光源部12の放射中心に対してZ軸方向に重なる位置に受光部13を設ければ、検出光L2を受光部13に入射させることができる。
【0061】
[実施の形態3]
図9は、本発明の実施の形態3に係る光学式位置検出装置10の受発光ユニットの説明図である。図10は、図9に示す受発光ユニットにおける光源部の説明図であり、図10(a)、(b)は、第1期間の第1点灯動作時に検出光L2が出射される様子を示す説明図、および第2期間の第2点灯動作時に検出光L2が出射される様子を示す説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態1と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。
【0062】
実施の形態1、2では、光源部12にライトガイドLGを用いたが、本形態では、ライトガイドを用いずに、実施の形態1と同様な原理で対象物体ObのXY座標を検出する。より具体的には、図9に示すように、本形態の光学式位置検出装置10の光源部12(第1光源部12Aおよび第2光源部12B)はいずれも、複数の光源120(第1光源121および第2光源122)と、複数の光源120が実装された帯状のフレキシブル基板180と、長さ方向(円周方向)で湾曲した形状をもって延在する凸曲面155を備えた扇形形状あるいは半円形状の光源支持部材150とを備えている。本形態において、凸曲面155は、その長さ方向(円周方向)で円弧形状に湾曲した形状を有している。
【0063】
本形態においては、フレキシブル基板180として、帯状の第1フレキシブル基板181(第1光源モジュール)と、第1フレキシブル基板181に対して幅方向(Z軸方向)で並列する帯状の第2フレキシブル基板182(第2光源モジュール)とが用いられている。第1フレキシブル基板181には、その長さ方向に、複数の光源120として、複数の第1光源121が実装されており、第2フレキシブル基板182には、その長さ方向に、複数の光源120として、複数の第2光源122が実装されている。光源120はいずれも、LEDが用いられている。
【0064】
また、第1受発光ユニット15Aおよび第2受発光ユニット15Bのいずれにおいても、光源支持部材150は、第1光源支持部材151と第2光源支持部材152とがZ軸方向で重ねられた構造になっており、第1光源支持部材151と第2光源支持部材152とはZ軸方向で互いに対称な構成を有している。第1光源支持部材151は、凸曲面155の下半部を構成する円弧状の凸曲面155aと、凸曲面155aにおいて第2光源支持部材152が位置する側とは反対側の端部で凸曲面155aから突出する扇形形状あるいは半円形状の鍔部156aとを備えており、凸曲面155aに第1フレキシブル基板181が重ねて配置されている。第2光源支持部材152は、凸曲面155の上半部を構成する円弧状の凸曲面155bと、凸曲面155bにおいて第1光源支持部材151が位置する側とは反対側の端部で凸曲面155bから突出する扇形形状あるいは半円形状の鍔部156bとを備えており、凸曲面155bに第2フレキシブル基板182が重ねて配置されている。
【0065】
光源支持部材150において、第1光源部12Aから放射状に出射される検出光L2(検出光L2a)の放射中心位置には空間158が設けられ、かかる空間158に第1受光部13Aが配置されている。また、第1受発光ユニット15Aにおいて、第1フレキシブル基板181と第2フレキシブル基板182とによってZ軸方向で挟まれた部分は透光性の導光部128になっており、かかる導光部128の奥に第1受光部13Aが配置されている。
【0066】
また、本形態では、光源支持部材150の内部に制御用IC70が配置されている。ここで、光源支持部材150は金属製であり、受光部13を制御用IC70、図3等に示す複数の光源120、および図5(a)等に示す第1駆動ライン125Aから電気的にシールドするシールド部材16として利用されている。より具体的には、受光部13の前側には、第1光源121、第1フレキシブル基板181(第1駆動ライン125A)、第2光源122、および第2フレキシブル基板182(第1駆動ライン125A)が位置しているが、これらのノイズ発生源と受光部13との間には、金属製の光源支持部材150の凸曲面155a、155bが介在している。また、受光部13に対してX軸方向の一方側X2には制御用IC70が配置されているが、受光部13に対してX軸方向の両側には、金属製の光源支持部材150の壁部分159が位置する。このため、光源支持部材150にシールド電位(例えば、グランド電位)を印加してシールド部材16として機能させれば、第1光源部12Aの光源120、第1駆動ライン125A、および制御用IC70(光源駆動部51)から電気ノイズが放出されたとしても、かかる電気ノイズの影響は、第1受光部13A等に及びにくい。また、第2受発光ユニット15Bも、第1受発光ユニット15Aと同様な構成を有しているので、電気ノイズの影響は、第2受光部13B等に及びにくい。それ故、本形態の光学式位置検出装置10も、実施の形態1と略同様な効果を奏する。
【0067】
このように構成した光学式位置検出装置10において、検出対象空間10Rにおける対象物体Obの位置を検出するには、第1フレキシブル基板181に実装されている複数の第1光源121と、第2フレキシブル基板182に実装されている複数の第2光源122とを異なる期間において点灯させる。その際、複数の第1光源121を全て点灯させ、複数の第2光源122を全て消灯させる第1点灯動作(第1期間)では、図10(a)に出射強度の高低を矢印Paで示すように、第1フレキシブル基板181の長さ方向の一方側の端部181fが位置する側から他方側の端部181eが位置する側に向かって第1光源121の出射強度を減少させる。従って、検出対象空間10Rに出射される検出光L2の第1光強度分布LID1では、第1フレキシブル基板181の長さ方向の一方側の端部181fが位置する角度方向では光強度が高く、そこから、他方側の端部181eが位置する角度方向に向かって光強度が連続的に低くなる。
【0068】
これに対して、複数の第2光源122を全て点灯させ、複数の第1光源121を全て消灯させる第2点灯動作(第2期間)では、図10(b)に出射強度の高低を矢印Pbで示すように、第2フレキシブル基板182の長さ方向の一方側の端部182fが位置する側から他方側の端部182eが位置する側に向かって第2光源122の出射強度を増大させる。従って、検出対象空間10Rに出射される検出光L2の第2光強度分布LID2では、第2フレキシブル基板182の長さ方向の他方側の端部182eが位置する角度方向では光強度が高く、そこから、一方側の端部182fが位置する角度方向に向かって光強度が連続的に低くなる。
【0069】
それ故、第1点灯動作および第2点灯動作を第1光源部12Aおよび第2光源部12Bの各々において実行すれば、実施の形態1と同様な原理で対象物体Obの位置(XY座標)を検出することができる。その際、複数の第1光源121に供給する駆動電流の和(第1駆動電流値)、および複数の第2光源122に供給する駆動電流の和(第2駆動電流値)に基づいて対象物体Obの角度位置を検出すればよい。また、複数の光源120の出射強度を変えるにあたっては、抵抗素子等により、駆動電流を光源120毎に変えればよい。
【0070】
[実施の形態3の変形例]
上記実施の形態では、2系統の光源120を設けたが、1系統の光源120を設け、第1期間と第2期間とにおいて、複数の光源120に供給する駆動電流の大小関係を反転させて第1期間と第2期間とにおいて互いに逆向きの光強度分布を形成してもよい。この場合、光源部12の放射中心に受光部13を設けると、受光部13への検出光L2の入射が光源部12によって妨げられることになる。このような構成でも、光源部12の放射中心に対してZ軸方向に重なる位置に受光部13を設ければ、検出光L2を受光部13に入射させることができる。
【0071】
[他の実施の形態]
上記実施の形態では、2つの光源部12を用いたが、1つの光源部12を用いて対象物体Obの位置を検出してもよい。
【0072】
上記実施の形態では、第1点灯動作時の受光結果と第2点灯動作時の受光結果とを直接、比較したが、検出対象空間10Rを介さずに受光部に入射する参照光を出射する参照用光源を設けてもよい。かかる構成の場合、第1点灯動作時における受光結果と参照光の受光結果とを比較し、第2点灯動作時における受光結果と参照光の受光結果とを比較し、参照光の受光結果を基準に、第1点灯動作時の受光結果と第2点灯動作時の受光結果とを間接的に比較する。より具体的には、第1点灯動作時における受光部13の検出光L2(反射光L3)の検出強度と受光部13の参照光の検出強度との差を、第1点灯動作時における受光部13の検出強度として処理し、第2点灯動作時における受光部13の検出光L2(反射光L3)の検出強度と受光部13の参照光の検出強度との差を、第2点灯動作時における受光部13の検出強度として処理する。かかる構成によれば、外光等の影響を、参照光を受光した際の強度によって相殺することができるという利点がある。
【0073】
[位置検出システムの構成例]
(位置検出システム1の具体例1)
図11は、本発明を適用した位置検出システム1の具体例1(入力機能付き表示システム)の説明図である。なお、本形態の入力機能付き表示システムにおいて、位置検出システム1および光学式位置検出装置10の構成は、図1〜図10を参照して説明した構成と同様であるため、共通する部分については同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。
【0074】
上記実施の形態に係る位置検出システム1において、図11に示すように、視認面構成部材40として表示装置110を用い、かかる表示装置110に、図1〜図10を参照して説明した光学式位置検出装置10を設ければ、電子黒板やデジタルサイネージ等といった入力機能付き表示システム100として用いることができる。ここで、表示装置110は、直視型表示装置や、視認面構成部材40をスクリーンとする背面型投射型表示装置である。
【0075】
かかる入力機能付き表示システム100において、光学式位置検出装置10は、表示面110a(視認面41)に沿って検出光L2を出射するとともに、対象物体Obで反射した検出光L2(反射光L3)を検出する。このため、表示装置110で表示された画像の一部に対象物体Obを接近させれば、かかる対象物体Obの位置を検出することができるので、対象物体Obの位置を画像の切り換え指示等といった入力情報として利用することができる。
【0076】
(位置検出システム1の具体例2)
図12を参照して、視認面構成部材40としてスクリーンを用い、入力機能付き投射型表示システムを構成した例を説明する。図12は、本発明を適用した位置検出システム1の具体例2(入力機能付き表示システム/入力機能付き投射型表示システム)の説明図である。なお、本形態の入力機能付き投射型表示システムにおいて、位置検出システム1および光学式位置検出装置10の構成は、図1〜図10を参照して説明した構成と同様であるため、共通する部分については同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。
【0077】
図12に示す入力機能付き投射型表示システム200(入力機能付き表示システム)では、液晶プロジェクターあるいはデジタル・マイクロミラー・デバイスと称せられる画像投射装置250(画像生成装置)からスクリーン80(視認面構成部材40)に画像が投射される。かかる入力機能付き投射型表示システム200において、画像投射装置250は、筐体240に設けられた投射レンズ系210からスクリーン80に向けて画像表示光Piを拡大投射する。ここで、画像投射装置250は、Y軸方向に対してわずかに傾いた方向から画像表示光Piをスクリーン80に向けて投射する。従って、スクリーン80において画像が投射されるスクリーン面80aによって、情報が視認される視認面41が構成されている。
【0078】
かかる入力機能付き投射型表示システム200において、光学式位置検出装置10は、画像投射装置250に付加されて一体に構成されている。このため、光学式位置検出装置10は、投射レンズ系210とは異なる箇所から、スクリーン面80aに沿って検出光L2を出射するとともに、対象物体Obで反射した反射光L3を検出する。このため、スクリーン80に投射された画像の一部に対象物体Obを接近させれば、かかる対象物体Obの位置を検出することができるので、対象物体Obの位置を画像の切り換え指示等といった入力情報として利用することができる。また、かかる構成の場合、画像投射装置250の筐体240をシールド部材として利用してもよい。
【0079】
なお、光学式位置検出装置10とスクリーン80とを一体化させれば、入力機能付きスクリーン装置を構成することができる。
【0080】
(位置検出システム1の他の具体例)
本発明において、視認面構成部材40は、展示品を覆う透光部材である構成を採用することができ、この場合、視認面41は、透光部材において展示品が配置される側とは反対側で展示品が視認される面である。かかる構成によれば、入力機能付きウインドウシステム等として構成することができる。
【0081】
また、視認面構成部材40は、移動する遊技用媒体を支持する基盤である構成を採用することができ、この場合、視認面41は、基盤において基盤と遊技用媒体との相対位置が視認される側の面である。かかる構成によれば、パチンコ台やコインゲーム等のアミューズメント機器を入力機能付きアミューズメントシステム等として構成することができる。
【符号の説明】
【0082】
1・・位置検出システム、10・・光学式位置検出装置、10R・・検出対象空間、12・・光源部、12A・・第1光源部、12B・・第2光源部、13・・受光部、13A・・第1受光部、13B・・第2受光部、15A・・第1受発光ユニット、15B・・第2受発光ユニット、16・・シールド部材、16a・・筐体、40・・視認面構成部材、41・・視認面、50・・位置検出部、51・・光源駆動部、70・・制御用IC、100・・入力機能付き表示システム、120・・光源、125A・・第1駆動ライン、125B・・第2駆動ライン、150・・光源保持部材、200・・入力機能付き投射型表示システム、250・・画像投射装置、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、および当該光学式位置検出装置を備えた入力機能付き表示システム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、複数の点光源を互いに離間した位置に設け、複数の点光源の各々から検出光を出射した際に、対象物体で反射した検出光が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、複数の点光源の各々から出射された検出光を、導光板を介して出射し、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)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【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】
【0004】
かかる光学式位置検出装置では、対象物体の位置を検出するのに複数の点光源を順次点灯させる必要があるため、対象物体の位置を短い期間で検出するには、周波数の高い駆動パルスで点光源を駆動する必要がある。しかしながら、特許文献1〜3に記載の構成のままでは、光源駆動部から駆動ラインを介して点光源に駆動パルスを供給した際、光源駆動部、駆動ラインおよび点光源から放出された電気ノイズの影響が受光部に及び、誤検出が発生しやすいという問題点がある。特に、受光部において、検出光を受光した際に出力する信号は、微弱な信号であるため、電気ノイズの影響を受けやすく、誤検出が発生しやすいという問題点がある。
【0005】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、受光部に対する電気ノイズに対する影響を阻止することにより、誤検出の発生を防止することのできる光学式位置検出装置、および当該光学式位置検出装置を備えた入力機能付き表示システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するために、本発明に係る光学式位置検出装置は、検出光を出射する複数の光源を備えた光源部と、前記複数の光源に対して駆動ラインを介して駆動パルスを供給する光源駆動部と、前記検出光が出射された空間からの戻り光を受光する受光部と、前記受光部を前記複数の光源、前記駆動ラインおよび前記光源駆動部から電気的にシールドするシールド部材と、を有していることを特徴とする。
【0007】
本発明に係る光学式位置検出装置において、光源が検出光を出射した際、受光部は、検出光が出射された空間に位置する対象物体で反射した検出光(戻り光)を受光する。ここで、受光部での受光強度は、対象物体の位置に対応するので、光学式位置検出装置では、受光部での受光強度に基づいて対象物体の位置を検出することができる。また、本発明では、受光部を複数の光源、駆動ラインおよび光源駆動部から電気的にシールドするシールド部材が設けられている。このため、光源に供給する駆動パルスの周波数を高めて、対象物体の位置検出に要する時間の短縮を図った場合に、光源駆動部、駆動ラインおよび光源から電気ノイズが放出されたとしても、かかる電気ノイズの影響が受光部に及びにくい。特に、受光部が検出光を受光した際に出力する信号は、かなり微弱であるが、本発明によれば、かかる信号に電気ノイズの影響が及びにくい。それ故、本発明によれば、電気ノイズに起因する誤検出の発生を防止することができる。
【0008】
本発明において、前記光源部は、第1方向、該第1方向に直交する第2方向、および前記第1方向と前記第2方向とに直交する第3方向のうち、前記第1方向および前記第2方向より規定される仮想面に沿うように前記検出光を放射状に出射することが好ましい。かかる構成によれば、検出対象空間が広い場合でも、複数の光源を比較的近い位置に配置することができるので、受光部を複数の光源、駆動ラインおよび光源駆動部から電気的にシールドするのが容易である。
【0009】
本発明は、前記光源駆動部が、前記複数の光源を駆動して、第1期間中、前記検出光の出射強度を当該検出光の放射角度範囲の一方側から他方側に向かって減少させ、第2期間中、前記検出光の出射強度を前記放射角度範囲の他方側から一方側に向かって減少させる場合に適用すると効果的である。かかる構成では、第1期間および第2期間の各々において複数の光源を各々、異なる条件で駆動するため、対象物体の位置検出に要する時間を短縮するには、その分、駆動パルスの周波数を高める必要があるが、この場合でも、本発明によれば、電気ノイズに起因する誤検出の発生を防止することができる。
【0010】
本発明は、前記光源部として、互いに異なる期間において前記検出光を出射する第1光源部と第2光源部とを備えている場合に適用すると効果的である。かかる構成では、第1光源部および第2光源部の各々において光源を異なる条件で駆動するため、対象物体の位置検出に要する時間を短縮するには、その分、駆動パルスの周波数を高める必要があるが、この場合でも、本発明によれば、電気ノイズに起因する誤検出の発生を防止することができる。
【0011】
本発明において、前記シールド部材は、前記複数の光源、前記駆動ラインおよび前記光源駆動部を内部に収容した金属製の筐体である構成を採用することができる。
【0012】
本発明において、前記複数の光源、前記駆動ラインおよび前記光源駆動部を保持する光源保持部材を備え、当該光源保持部材の金属部分によって前記シールド部材が構成されている構成を採用してもよい。かかる構成によれば、複数の光源、駆動ラインおよび光源駆動部の保持と、電気的なシールドとを共通の部材(光源保持部材)によって行うことができるので、専用のシールド部材を設ける必要がないという利点がある。
【0013】
この場合、前記受光部は、前記光源保持部材に保持されて受発光ユニットを構成している構成であってもよい。光源保持部材によって電気的なシールドを行うことができれば、受光部も光源保持部材で保持して受発光ユニットを構成した場合でも、受光部を複数の光源、駆動ラインおよび光源駆動部から電気的にシールドすることができる。
【0014】
本発明に係る光学式位置検出装置は、入力機能付き表示システム等、各種のシステムに利用することができる。例えば、画像が表示される表示面を備えた表示装置と、前記表示面に沿う方向の対象物体の位置を光学的に検出する光学式位置検出装置と、を有し、当該光学式位置検出装置での前記対象物体の位置検出結果に基づいて前記画像が切り換えられる入力機能付き表示システムにおいて、本発明を適用した光学式位置検出装置を入力装置として用いることができる。また、画像を投射する画像投射装置と、画像の投射方向と交差する方向の対象物体の位置を光学的に検出する光学式位置検出装置と、を有し、当該光学式位置検出装置での前記対象物体の位置検出結果に基づいて前記画像が切り換えられる入力機能付き表示システムにおいて、本発明を適用した光学式位置検出装置を入力装置として用いることができる。さらにまた、他のシステムとしては、電子ペーパーに対する入力システムや、入力機能付きウインドウシステムや、入力機能付きアミューズメントシステムに用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の実施の形態1に係る光学式位置検出装置の主要部を模式的に示す説明図である。
【図2】本発明の実施の形態1に係る光学式位置検出装置の光源部の説明図である。
【図3】図2に示す光源部の主要部の構成を示す説明図である。
【図4】図3に示す光源部の詳細構成を模式的に示す説明図である。
【図5】本発明の実施の形態1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6】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位置検出原理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対象物体のXY座標データを取得する原理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受発光ユニットの説明図である。
【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受発光ユニットの説明図である。
【図10】図9に示す受発光ユニットにおける光源部の説明図である。
【図11】本発明を適用した位置検出システムの具体例1(入力機能付き表示システム)の説明図である。
【図12】本発明を適用した位置検出システムの具体例2(入力機能付き表示システム/入力機能付き投射型表示システム)の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
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軸方向およびY軸方向とし、X軸方向およびY軸方向に交差する方向をZ軸方向とする。従って、本発明における第1方向はX軸方向であり、第2方向はY軸方向であり、第3方向はZ軸方向である。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、Z軸方向の一方側をZ1側とし、他方側をZ2側として表してある。
【0017】
[実施の形態1]
(全体構成)
図1は、本発明の実施の形態1に係る光学式位置検出装置の主要部を模式的に示す説明図であり、図1(a)、(b)は、光学式位置検出装置を検出光出射空間側の斜め方向からみたときの説明図、および光学式位置検出装置を正面からみたときの説明図である。
【0018】
図1において、本形態の位置検出システム1は、対象物体Obの位置を検出する光学式位置検出装置10を有しており、かかる光学式位置検出装置10は、X軸方向(第1方向)およびY軸方向(第2方向)により規定される仮想のXY平面(仮想面)に沿うように放射状に出射した検出光L2を利用して、対象物体Obの位置を検出する。本形態において、位置検出システム1は、XY平面に沿って広がる視認面41をZ軸方向(第3方向)の一方側Z1に備えた視認面構成部材40を有しており、光学式位置検出装置10は、視認面41に沿って検出光L2を出射し、視認面構成部材40に対して視認面41側(Z軸方向の一方側Z1)に位置する対象物体Obの位置を検出する。従って、位置検出システム1の検出対象空間10Rは、光学式位置検出装置10において検出光L2が出射される検出光出射空間であり、検出対象空間10Rには、後述する検出光L2の光強度分布が形成される。かかる位置検出システム1は、光学式位置検出装置10によって、後述する電子黒板等の入力機能付き表示システムや入力機能付き投射型表示システム等として用いることができる。
【0019】
本形態の位置検出システム1において、光学式位置検出装置10は、視認面41(XY平面)に沿って検出光L2を放射状に出射する光源部12(線状光源部)と、検出光L2の出射空間(検出対象空間10R)に位置する対象物体Obで反射した検出光L2(反射光L3)を受光する受光部13とを備えている。
【0020】
本形態においては、光源部12として、視認面構成部材40に対してY軸方向の一方側Y1に離間する位置で検出対象空間10Rに向く2つの光源部12(第1光源部12Aおよび第2光源部12B)が用いられており、第1光源部12Aと第2光源部12Bとは、X軸方向で離間し、Y軸方向では同一の位置にある。受光部13は、視認面構成部材40に対してY軸方向の一方側Y1に離間する位置で、X軸方向において第1光源部12Aと第2光源部12Bとの間に配置され、受光面を検出対象空間10Rに向けている。なお、受光部13は、図8〜図10を参照して後述する形態のように、第1光源部12Aおよび第2光源部12Bに対して1対1の関係で配置されることもある。
【0021】
後述するように、2つの光源部12(第1光源部12Aおよび第2光源部12B)は各々、LED(発光ダイオード)等の発光素子からなる光源(点光源)を備えており、ピーク波長が840〜1000nmに位置する赤外光からなる検出光L2(検出光L2a、L2b)を発散光として出射する。受光部13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を備えており、本形態において、受光素子は赤外域に感度ピークを備えたフォトダイオードである。
【0022】
本形態において、光源部12(第1光源部12Aおよび第2光源部12B)、および受光部13は、視認面構成部材40よりZ軸方向の一方側Z1に突出した位置にある。また、第1光源部12Aと第2光源部12Bとは異なる期間において点灯する。従って、本形態では、まず、第1光源部12Aから検出光L2aが出射され、その際、受光部13は、検出対象空間10Rに位置する対象物体Obで反射した検出光L2a(反射光L3)を受光する。次に、第2光源部12Bから検出光L2bが出射され、その際、受光部13は、検出対象空間10Rに位置する対象物体Obで反射した検出光L2b(反射光L3)を受光する。
【0023】
かかる光学式位置検出装置10においては、詳しくは後述するように、光源部12および受光部13はいずれも、制御用IC70に電気的に接続され、制御用IC70は、パーソナルコンピューター等の制御装置60に電気的に接続されている。制御装置60には、ディスプレイ66やキーボード67等が設けられている。
【0024】
(光源部12の具体的構成)
図2は、本発明の実施の形態1に係る光学式位置検出装置10の光源部12の説明図である。図3は、図2に示す光源部12の主要部の構成を示す説明図である。図4は、図3に示す光源部12の詳細構成を模式的に示す説明図であり、図4(a)、(b)は、第1期間の第1点灯動作時に検出光L2が出射される様子を示す説明図、および第2期間の第2点灯動作時に検出光L2が出射される様子を示す説明図である。
【0025】
図2に示すように、本形態の光学式位置検出装置10において、第1光源部12Aおよび第2光源部12Bは同一の構成を有している。より具体的には、第1光源部12Aは、Z軸方向からみたときに扇形形状あるいは半円形状を有する光源支持部材150を有している。かかる光源支持部材150は、第1光源支持部材151と第2光源支持部材152とがZ軸方向で重ねられた構造になっており、第1光源支持部材151および第2光源支持部材152は各々、扇形形状あるいは半円形状の鍔部156a、156bを備えている。鍔部156a、156bにより挟まれた部分は、第1光源部12Aから検出光L2が出射される出射部になっており、鍔部156a、156bは、Z軸方向における検出光L2の出射範囲を制限している。
【0026】
第1光源部12Aは、検出光L2の出射部として、Z軸方向に重ねて配置された第1光源モジュール126と第2光源モジュール127とを備えている。第2光源部12Bも、第1光源部12Aと同様な構成を有しているため、説明を省略する。
【0027】
図3に示すように、第1光源部12Aおよび第2光源部12Bにおいて、第1光源モジュール126および第2光源モジュール127はいずれも、発光ダイオード等の発光素子からなる光源120、および円弧状のライトガイドLGを備えている。第2光源部12Bにおいても、第1光源部12Aと同様、第1光源モジュール126および第2光源モジュール127はいずれも、発光ダイオード等の発光素子からなる光源120、および円弧状のライトガイドLGを備えている。
【0028】
図4に示すように、第1光源部12Aおよび第2光源部12Bにおいて、第1光源モジュール126は、光源120として、赤外光を出射する発光ダイオード等の発光素子からなる第1光源121を備えているとともに、円弧状のライトガイドLGを備えており、第1光源121は、ライトガイドLGの一方の端部LG1に配置されている。また、第1光源モジュール126は、ライトガイドLGの円弧状の外周面LG3に沿って、光学シートPSおよびルーバーフィルムLF等を備えた円弧状の照射方向設定部LEを備え、ライトガイドLGの円弧状の内周面LG4に沿って、円弧状の反射シートRSを備えている。第2光源モジュール127も、第1光源モジュール126と同様、光源120として、赤外光を出射する発光ダイオード等の発光素子からなる第2光源122を備えているとともに、円弧状のライトガイドLGを備えており、第2光源122は、ライトガイドLGの他方の端部LG2に配置されている。また、第2光源モジュール127も、第1光源モジュール126と同様、ライトガイドLGの円弧状の外周面LG3に沿って、光学シートPSおよびルーバーフィルムLF等を備えた円弧状の照射方向設定部LEを備え、ライトガイドLGの円弧状の内周面LG4に沿って、円弧状の反射シートRSを備えている。なお、ライトガイドLGの外周面LG3および内周面LG4のうちの少なくとも一方には、ライトガイドLGからの検出光L2の出射効率を調整するための加工が施されており、かかる加工手法としては、例えば反射ドットを印刷する方式や、スタンパーやインジェクションにより凹凸を付す成型方式や、溝加工方式を採用することができる。
【0029】
(位置検出部等の構成)
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の電気的構成等を示す説明図であり、図5(a)、(b)は、制御用ICの構成を示す説明図、および光源に供給される駆動信号の説明図である。本形態の位置検出システム1に用いた光学式位置検出装置10において、図1〜図3等を参照して説明した光源部12(第1光源部12A、第2光源部12B)および受光部13は、図5(a)に示す制御用IC70に電気的に接続され、制御用IC70は、信号線69を介してパーソナルコンピューター等の上位の制御装置60に電気的に接続されている。
【0030】
制御用IC70は、基準クロック、A相基準パルス、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とを有している。また、制御用IC70は、第1光源部12Aに第1駆動ライン125Aを介して電気的に接続されたスイッチ部76を有しており、かかるスイッチ部76は、第2光源部12Bに第2駆動ライン125Bを介して電気的に接続されている。スイッチ部76は、第1光源部12Aの第1光源121、第1光源部12Aの第2光源122、第2光源部12Bの第1光源121、および第2光源部12Bの第2光源122のいずれに駆動パルスを供給するかを制御する。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。
【0031】
制御用IC70は、受光信号出力ライン135を介して受光部13と電気的に接続されており、制御用IC70は、受光信号出力ライン135を介して制御用IC70に入力された受光部13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を有している。また、制御用IC70は、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を制御して第1光源部12Aの第1光源121、第1光源部12Aの第2光源122、第2光源部12Bの第1光源121、および第2光源部12Bの第2光源122に供給する駆動パルスの駆動電流値を調整する調整量算出部74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。
【0032】
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を構成する座標データ取得部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)の座標データ取得部55とによって構成されている。
【0033】
本形態では、光源部12として、互いに離間した位置に配置された第1光源部12Aおよび第2光源部12Bを有している。従って、座標データ取得部55は、第1光源部12Aに対する駆動結果に基づいて、第1光源部12Aの放射中心に対する対象物体Obの角度位置を検出する第1角度位置検出部551と、第2光源部12Bに対する駆動結果に基づいて、第2光源部12Bの放射中心に対する対象物体Obの角度位置を検出する第2角度位置検出部552とを有している。また、座標データ取得部55は、第1角度位置検出部551で得られた対象物体Obの角度位置と、第2角度位置検出部552で得られた対象物体Obの角度位置とに基づいて対象物体ObのXY座標データを確定する座標データ確定部553を備えている。
【0034】
なお、本形態では、制御用IC70を多チャンネル化して、1つの制御用IC70によって第1光源部12Aおよび第2光源部12Bを駆動しているが、第1光源部12Aおよび第2光源部12Bに対して1対1の関係をもつ2つの制御用IC70を用いてもよい。
【0035】
このように構成した光学式位置検出装置10において、制御用IC70の光源駆動部51は、図5(b)に示すように、第1期間(第1点灯動作時)では、第1光源部12Aの第1光源121に高周波数の駆動パルスを印加し、第2期間(第2点灯動作時)では、第1光源部12Aの第2光源122に第1光源121に印加する駆動パルスとは逆相の駆動パルスを印加する。その後、制御用IC70の光源駆動部51は、第1期間(第1点灯動作時)では、第2光源部12Bの第1光源121に高周波数の駆動パルスを印加するとともに、第2期間(第2点灯動作時)では、第2光源部12Bの第2光源122に第1光源121に印加する駆動パルスとは逆相の駆動パルスを印加する。なお、光学式位置検出装置10において、光源部12に対する駆動電流値を制御するにあたっては、電圧変調やパルス幅変量が行われる。
【0036】
(座標検出原理)
図4に示すように、本形態の光学式位置検出装置10において、図5(a)を参照して説明した光源駆動部51は、光源部12(第1光源部12Aおよび第2光源部12B)のいずれにおいても、検出光L2の出射強度が検出光L2の放射角度範囲の一方側から他方側に向かって減少する第1点灯動作(第1期間)と、検出光L2の出射強度が検出光L2の放射角度範囲の他方側から一方側に向かって減少する第2点灯動作(第2期間)とを行わせる。
【0037】
より具体的には、光源駆動部51は、第1光源部12Aに対して、第1点灯動作時(第1期間)には、第1光源モジュール126の第1光源121を点灯させ、検出対象空間10Rに検出光L2を出射させる。その際、第2光源122は消灯状態にある。その結果、検出対象空間10Rには第1光強度分布LID1が形成される。かかる第1光強度分布LID1は、図4(a)に矢印の長さにより出射光の強度を示すように、一方の端部LG1に対応する角度方向から他方の端部LG2に対応する角度方向に向けて強度が単調に低下する強度分布である。
【0038】
また、光源駆動部51は、第1光源部12Aに対して、第2点灯動作時(第2期間)には、第2光源モジュール127の第2光源122を点灯させ、検出対象空間10Rに検出光L2を出射させる。その際、第1光源121は消灯状態にある。その結果、検出対象空間10Rには第2光強度分布LID2が形成される。かかる第2光強度分布LID2は、図4(b)に矢印の長さにより出射光の強度を示すように、他方の端部LG2に対応する角度方向から一方の端部LG1に対応する角度方向に向けて強度が単調に低下する強度分布である。
【0039】
なお、第2光源部12Bにおいて、第1光源モジュール126の第1光源121が点灯した第1点灯動作時、および第2光源モジュール127の第2光源122が点灯した第2点灯動作時にも、第1光源部12Aと同様、第1光強度分布LID1および第2光強度分布LID2が形成される。従って、後述するように、第1光強度分布LID1および第2光強度分布LID2を利用すれば、第1光源部12Aおよび第2光源部12Bの中心PEの距離DS(図7参照)が固定であるので、対象物体Obの位置を検出することができる。
【0040】
(対象物体Obの角度位置の検出)
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における位置検出原理を示す説明図であり、図6(a)、(b)は光強度分布の説明図、および対象物体が存在する位置情報(方位情報)を取得する方法の説明図である。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において対象物体ObのXY座標データを取得する原理を示す説明図である。
【0041】
まず、第1光源部12Aの第1光源モジュール126において、第1光強度分布LID1を形成した際、検出光L2の照射方向と、検出光L2の強度とは、図6(a)に線E1で示す直線関係にある。また、第1光源部12Aの第2光源モジュール127において、第2光強度分布LID2を形成した際、検出光L2の照射方向と、検出光L2の強度とは、図6(a)に線E2で示す直線関係にある。ここで、図6(b)および図7に示すように、第1光源部12Aの中心PE(第1光源モジュール126の中心/検出光L2の放射中心位置)からみて角度θの方向に対象物体Obが存在するとする。この場合、第1光強度分布LID1を形成したとき、対象物体Obが存在する位置での検出光L2の強度はINTaとなる。これに対して、第2光強度分布LID2を形成したとき、対象物体Obが存在する位置での検出光L2の強度はINTbとなる。従って、第1光強度分布LID1を形成した際の受光部13での検出強度と、第2光強度分布LID2を形成した際の受光部13での検出強度とを比較して、強度INTa、INTbの関係を求めれば、図6(b)および図7に示すように、第1光源部12Aの中心PEを基準に対象物体Obが位置する方向の角度θ(角度θ1/角度位置)を求めることができる。
【0042】
かかる原理を利用して、対象物体Obの角度位置(角度θ1)を検出するにあたって、本形態では、第1光源部12Aにおいて、第1光源モジュール126によって第1光強度分布LID1を形成した際の受光部13での検出強度と、第2光源モジュール127によって第2光強度分布LID2を形成した際の受光部13での検出強度とが等しくなるように、第1光源121に対する第1駆動電流値、および第2光源122に対する第2駆動電流値を調整する。ここで、第1光源部12Aからの検出光L2の出射強度は、第1光源121に対する第1駆動電流値、および第2光源122に対する第2駆動電流値に比例する。従って、第1光源121に対する第1駆動電流値、および第2光源122に対する第2駆動電流値を調整した後の第1駆動電流値と第2光源122との比や差、あるいは駆動電流値を調整した際の調整量の比や差から対象物体Obが位置する方向の角度θ(角度θ1)を求めることができる。
【0043】
より具体的には、まず、図5(a)に示す制御用IC70の光源駆動部51は、第1点灯動作として第1光源121を点灯させて第1光強度分布LID1を形成した後、第2点灯動作として第2光源122を点灯させて第2光強度分布LID2を形成する。この際、第1光強度分布LID1と第2光強度分布LID2とは強度変化の向きは逆向きであるが、強度レベルは同一である。そして、図5(a)に示す位置検出部50の調整量算出部74は、第1点灯動作時の受光部13の受光強度INTaと、第2点灯動作時の受光部13の受光強度INTbとを比較する。その結果、第1点灯動作時の受光部13の受光強度INTaと、第2点灯動作時の受光部13の受光強度INTbとが等しければ、対象物体Obの角度位置は0°であることがわかる。
【0044】
これに対して、受光強度INTa、INTbが相違している場合、第1点灯動作時の受光部13の受光強度INTaと、第2点灯動作時の受光部13の受光強度INTbとが等しくなるように、第1光源121に対する第1駆動電流値、および第2光源122に対する第2駆動電流値を調整する。そして、再度、第1点灯動作と第2点灯動作とを行った際に、第1点灯動作時の受光部13の受光強度INTaと、第2点灯動作時の受光部13の受光強度INTbとが等しければ、図5(a)に示す第1角度位置検出部551は、かかる調整を行った後の第1光源121および第2光源122に対する駆動電流の比や差、あるいは駆動電流の調整量の比や差から対象物体Obが位置する方向の角度θ(角度θ1)を求めることができる。
【0045】
かかる動作を異なる期間において第2光源部12Bにおいても行えば、図5(a)に示す第2角度位置検出部552は、第2光源部12Bの中心PEを基準に対象物体Obが位置する方向の角度θ(角度θ2/角度位置)を求めることができる。従って、図5(a)に示す座標データ確定部553は、第1角度位置検出部551で検出した角度位置(角度θ1の方向)と、第2角度位置検出部552で検出した角度位置(角度θ2の方向)の交点に相当する位置を対象物体Obが位置するXY座標データとして取得する。
【0046】
(シールド部材の構成)
図1および図5(a)に示すように、本形態の光学式位置検出装置10は、光源部12、受光部13、制御用IC70、および制御装置60を有しており、光源部12(第1光源部12A、第2光源部12B)と制御用IC70とは第1駆動ライン125Aおよび第2駆動ライン125Bを介して電気的に接続され、受光部13と制御用IC70とは受光信号出力ライン135を介して電気的に接続されている。ここで、制御用IC70の光源駆動部51から光源部12(第1光源部12A、第2光源部12B)には、第1駆動ライン125Aおよび第2駆動ライン125Bを介して駆動パルスが供給される。しかも、本形態では、複数の光源120を順次点灯させて対象物体Obの位置を検出することから、対象物体Obの位置を短い期間で検出することを目的に、駆動パルスとしては、周波数の高い駆動パルス、例えば、125kHzの駆動パルスにより、光源1つ当たり、200〜300mAの駆動電流を供給する。その一方で、受光部13において、検出光L2を受光した際に出力する信号は、微弱な信号であり、電気ノイズの影響を受けやすい。
【0047】
そこで、本形態の光学式位置検出装置10では、受光部13を複数の光源120、第1駆動ライン125A、第2駆動ライン125B、および制御用IC70(光源駆動部51)から電気的にシールドするシールド部材16が設けられており、受光部13と、複数の光源120、第1駆動ライン125A、第2駆動ライン125B、および制御用IC70(光源駆動部51)との間にはシールド部材16が介在している。
【0048】
かかる構成を実現するにあたって、本形態では、まず、第2光源部12Bに対して受光部13が位置する側とは反対側に制御用IC70を設けてある。また、第1光源部12A、第2光源部12B、第1駆動ライン125A、第2駆動ライン125B、および制御用IC70(光源駆動部51)を金属製の筐体16aに収容し、かかる筐体16aにシールド電位(例えば、グランド電位)を印加することによって、筐体16aをシールド部材16として機能させている。ここで、筐体16aは、概ね、第1光源部12Aからの検出光L2の出射部分、および第2光源部12Bからの検出光L2の出射部分以外は塞がれており、受光部13および受光信号出力ライン135は、筐体16aの外側に配置されている。このため、第1光源部12Aの光源120、第2光源部12Bの光源120、第1駆動ライン125A、第2駆動ライン125B、および制御用IC70(光源駆動部51)から電気ノイズが放出されたとしても、かかる電気ノイズの影響は、受光部13や受光信号出力ライン135に及びにくい。
【0049】
(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、光源120が検出光L2を出射した際、受光部13は、検出光L2が出射された検出対象空間10Rに位置する対象物体Obで反射した検出光L2(戻り光)を受光する。ここで、受光部13での受光強度は、対象物体Obの位置に対応するので、位置検出部50は、受光部13での受光強度に基づいて対象物体の位置を検出することができる。
【0050】
また、本形態では、受光部13を複数の光源120、駆動ライン(第1駆動ライン125A、第2駆動ライン125B)、および制御用IC70(光源駆動部51)から電気的にシールドするシールド部材16が設けられている。このため、光源120に供給する駆動パルスの周波数を高めて、対象物体Obの位置検出に要する時間の短縮を図った際、光源120、駆動ライン(第1駆動ライン125A、第2駆動ライン125B)、および制御用IC70(光源駆動部51)から電気ノイズが放出されたとしても、かかる電気ノイズの影響が受光部13に及びにくい。特に、受光部13が検出光L2を受光した際に出力する信号は、かなり微弱であるが、本形態によれば、かかる信号に電気ノイズの影響が及びにくい。それ故、本形態によれば、電気ノイズに起因する誤検出の発生を防止することができる。
【0051】
また、光源部12は、検出光L2を放射状に出射するとともに、検出光L2の放射角度範囲において一方側から他方側に向かって強度が変化する光強度分布(第1光強度分布LID1および第2光強度分布LID2)を形成し、受光部13は、光強度分布が形成された検出対象空間10Rに位置する対象物体Obで反射した検出光L2を受光する。かかる方式によれば、光源部12から放射状に出射された検出光L2の光強度分布を利用するので、広い空間にわたって光強度分布を形成することができ、検出対象空間10Rが広い。また、検出対象空間10Rが広い場合でも、本形態によれば、複数の光源120を比較的近い位置に配置することができるので、受光部13を光源120、駆動ライン(第1駆動ライン125A、第2駆動ライン125B)、および制御用IC70(光源駆動部51)から電気的にシールドするのが容易である。
【0052】
また、本形態では、位置検出部50は、光源部12での第1点灯動作時(第1期間)および第2点灯動作時(第2期間)における受光部13での受光強度が等しくなるように光源部12に供給する第1点灯動作時の第1駆動電流値と第2点灯動作時の第2駆動電流値とを調整し、その調整結果に基づいて角度位置を検出する。このため、第1期間および第2期間の各々において光源120を異なる条件で駆動するため、対象物体Obの位置検出に要する時間を短縮するには、その分、駆動パルスの周波数を高める必要があるが、この場合でも、本形態によれば、電気ノイズに起因する誤検出の発生を防止することができる。
【0053】
しかも、本形態では、光源部12として、互いに異なる期間において検出光L2を出射する第1光源部12Aと第2光源部12Bとを備えており、第1光源部12Aおよび第2光源部12Bの各々において光源120を異なる条件で駆動する。このため、対象物体Obの位置検出に要する時間を短縮するには、その分、駆動パルスの周波数を高める必要があるが、この場合でも、本形態によれば、電気ノイズに起因する誤検出の発生を防止することができる。
【0054】
さらに、検出光L2は赤外光であるため、視認されない。従って、視認面41に情報が表示されている場合でも、検出光L2が情報の視認を妨げないという利点がある。
【0055】
[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の受発光ユニットの説明図である。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。
【0056】
図8に示す本形態の光学式位置検出装置10も、実施の形態1と同様、X軸方向およびY軸方向により規定される仮想のXY平面(仮想面)に沿うように放射状に出射した検出光L2を利用して、対象物体Obの位置を検出する。また、本形態においても、実施の形態1と同様、光学式位置検出装置10は、検出光L2を放射状に出射する光源部12(線状光源部)と、検出光L2の出射空間(検出対象空間10R)に位置する対象物体Obで反射した検出光L2(反射光L3)を受光する受光部13とを備えており、光源部12としては、実施の形態1と同様な第1光源部12Aおよび第2光源部12Bが用いられている。
【0057】
本形態では、受光部13として、Y軸方向の一方側Y1に離間する位置で検出対象空間10Rに向く第1受光部13Aおよび第2受光部13Bが用いられている。第1受光部13Aは、第1光源部12Aから放射状に出射される検出光L2(検出光L2a)の放射中心位置に配置されており、第1受光部13Aと第1光源部12Aとは第1受発光ユニット15Aとして一体化されている。また、第2受光部13Bは、第2光源部12Bから放射状に出射される検出光L2(検出光L2b)の放射中心位置に配置されており、第2受光部13Bと第2光源部12Bとは第2受発光ユニット15Bとして一体化されている。従って、第1受発光ユニット15Aにおいて、第1光源部12Aから検出光L2aが出射された際、第1受光部13Aは、検出対象空間10Rに位置する対象物体Obで反射した検出光L2a(反射光L3)を受光する。かかる動作とは異なる期間において、第2受発光ユニット15Bにおいて、第2光源部12Bから検出光L2bが出射された際、第2受光部13Bは、検出対象空間10Rに位置する対象物体Obで反射した検出光L2b(反射光L3)を受光する。
【0058】
本形態において、第1受発光ユニット15Aおよび第2受発光ユニット15Bは同一の構成を有している。より具体的には、第1受発光ユニット15Aは、Z軸方向からみたときに扇形形状あるいは半円形状を有する光源支持部材150を有している。かかる光源支持部材150において、第1光源部12Aから放射状に出射される検出光L2(検出光L2a)の放射中心位置には空間158が設けられ、かかる空間158に第1受光部13Aが配置されている。また、第1受発光ユニット15Aにおいて、第1光源モジュール126と第2光源モジュール127とによってZ軸方向で挟まれた部分は透光性の導光部128になっており、かかる導光部128の奥に第1受光部13Aが配置されている。
【0059】
また、本形態では、光源支持部材150の内部に制御用IC70が配置されている。ここで、光源支持部材150は金属製であり、受光部13を制御用IC70、図3等に示す複数の光源120、および図5(a)等に示す第1駆動ライン125Aから電気的にシールドするシールド部材16として利用されている。より具体的には、光源支持部材150において、受光部13に対してX軸方向の両側には図3等に示す光源120や、図5(a)等に示す第1駆動ライン125Aが配置され、受光部13に対してX軸方向の一方側X2には制御用IC70が配置されているが、受光部13に対してX軸方向の両側には、光源支持部材150の金属製の壁部分159が位置する。このため、受光部13に対して、制御用IC70、複数の光源120、および第1駆動ライン125Aが位置する側が金属製の壁部分159で覆われている。従って、光源支持部材150にシールド電位(例えば、グランド電位)を印加してシールド部材16として機能させれば、第1光源部12Aの光源120、第1駆動ライン125A、および制御用IC70(光源駆動部51)から電気ノイズが放出されたとしても、かかる電気ノイズの影響は、第1受光部13A等に及びにくい。また、第2受発光ユニット15Bも、第1受発光ユニット15Aと同様な構成を有しているので、電気ノイズの影響は、第2受光部13B等に及びにくい。それ故、本形態の光学式位置検出装置10も、実施の形態1と略同様な効果を奏する。
【0060】
[実施の形態2の変形例]
上記実施の形態1、2では、2つのライドガイドLGの各々に光源120を設けたが、1つのライドガイドLGの両端に光源120を設け、光源120を交互に点灯させて、第1期間と第2期間とにおいて互いに逆向きの光強度分布を形成してもよい。この場合、光源部12の放射中心に受光部13を設けると、受光部13への検出光L2の入射が光源部12によって妨げられることになる。このような構成でも、光源部12の放射中心に対してZ軸方向に重なる位置に受光部13を設ければ、検出光L2を受光部13に入射させることができる。
【0061】
[実施の形態3]
図9は、本発明の実施の形態3に係る光学式位置検出装置10の受発光ユニットの説明図である。図10は、図9に示す受発光ユニットにおける光源部の説明図であり、図10(a)、(b)は、第1期間の第1点灯動作時に検出光L2が出射される様子を示す説明図、および第2期間の第2点灯動作時に検出光L2が出射される様子を示す説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態1と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。
【0062】
実施の形態1、2では、光源部12にライトガイドLGを用いたが、本形態では、ライトガイドを用いずに、実施の形態1と同様な原理で対象物体ObのXY座標を検出する。より具体的には、図9に示すように、本形態の光学式位置検出装置10の光源部12(第1光源部12Aおよび第2光源部12B)はいずれも、複数の光源120(第1光源121および第2光源122)と、複数の光源120が実装された帯状のフレキシブル基板180と、長さ方向(円周方向)で湾曲した形状をもって延在する凸曲面155を備えた扇形形状あるいは半円形状の光源支持部材150とを備えている。本形態において、凸曲面155は、その長さ方向(円周方向)で円弧形状に湾曲した形状を有している。
【0063】
本形態においては、フレキシブル基板180として、帯状の第1フレキシブル基板181(第1光源モジュール)と、第1フレキシブル基板181に対して幅方向(Z軸方向)で並列する帯状の第2フレキシブル基板182(第2光源モジュール)とが用いられている。第1フレキシブル基板181には、その長さ方向に、複数の光源120として、複数の第1光源121が実装されており、第2フレキシブル基板182には、その長さ方向に、複数の光源120として、複数の第2光源122が実装されている。光源120はいずれも、LEDが用いられている。
【0064】
また、第1受発光ユニット15Aおよび第2受発光ユニット15Bのいずれにおいても、光源支持部材150は、第1光源支持部材151と第2光源支持部材152とがZ軸方向で重ねられた構造になっており、第1光源支持部材151と第2光源支持部材152とはZ軸方向で互いに対称な構成を有している。第1光源支持部材151は、凸曲面155の下半部を構成する円弧状の凸曲面155aと、凸曲面155aにおいて第2光源支持部材152が位置する側とは反対側の端部で凸曲面155aから突出する扇形形状あるいは半円形状の鍔部156aとを備えており、凸曲面155aに第1フレキシブル基板181が重ねて配置されている。第2光源支持部材152は、凸曲面155の上半部を構成する円弧状の凸曲面155bと、凸曲面155bにおいて第1光源支持部材151が位置する側とは反対側の端部で凸曲面155bから突出する扇形形状あるいは半円形状の鍔部156bとを備えており、凸曲面155bに第2フレキシブル基板182が重ねて配置されている。
【0065】
光源支持部材150において、第1光源部12Aから放射状に出射される検出光L2(検出光L2a)の放射中心位置には空間158が設けられ、かかる空間158に第1受光部13Aが配置されている。また、第1受発光ユニット15Aにおいて、第1フレキシブル基板181と第2フレキシブル基板182とによってZ軸方向で挟まれた部分は透光性の導光部128になっており、かかる導光部128の奥に第1受光部13Aが配置されている。
【0066】
また、本形態では、光源支持部材150の内部に制御用IC70が配置されている。ここで、光源支持部材150は金属製であり、受光部13を制御用IC70、図3等に示す複数の光源120、および図5(a)等に示す第1駆動ライン125Aから電気的にシールドするシールド部材16として利用されている。より具体的には、受光部13の前側には、第1光源121、第1フレキシブル基板181(第1駆動ライン125A)、第2光源122、および第2フレキシブル基板182(第1駆動ライン125A)が位置しているが、これらのノイズ発生源と受光部13との間には、金属製の光源支持部材150の凸曲面155a、155bが介在している。また、受光部13に対してX軸方向の一方側X2には制御用IC70が配置されているが、受光部13に対してX軸方向の両側には、金属製の光源支持部材150の壁部分159が位置する。このため、光源支持部材150にシールド電位(例えば、グランド電位)を印加してシールド部材16として機能させれば、第1光源部12Aの光源120、第1駆動ライン125A、および制御用IC70(光源駆動部51)から電気ノイズが放出されたとしても、かかる電気ノイズの影響は、第1受光部13A等に及びにくい。また、第2受発光ユニット15Bも、第1受発光ユニット15Aと同様な構成を有しているので、電気ノイズの影響は、第2受光部13B等に及びにくい。それ故、本形態の光学式位置検出装置10も、実施の形態1と略同様な効果を奏する。
【0067】
このように構成した光学式位置検出装置10において、検出対象空間10Rにおける対象物体Obの位置を検出するには、第1フレキシブル基板181に実装されている複数の第1光源121と、第2フレキシブル基板182に実装されている複数の第2光源122とを異なる期間において点灯させる。その際、複数の第1光源121を全て点灯させ、複数の第2光源122を全て消灯させる第1点灯動作(第1期間)では、図10(a)に出射強度の高低を矢印Paで示すように、第1フレキシブル基板181の長さ方向の一方側の端部181fが位置する側から他方側の端部181eが位置する側に向かって第1光源121の出射強度を減少させる。従って、検出対象空間10Rに出射される検出光L2の第1光強度分布LID1では、第1フレキシブル基板181の長さ方向の一方側の端部181fが位置する角度方向では光強度が高く、そこから、他方側の端部181eが位置する角度方向に向かって光強度が連続的に低くなる。
【0068】
これに対して、複数の第2光源122を全て点灯させ、複数の第1光源121を全て消灯させる第2点灯動作(第2期間)では、図10(b)に出射強度の高低を矢印Pbで示すように、第2フレキシブル基板182の長さ方向の一方側の端部182fが位置する側から他方側の端部182eが位置する側に向かって第2光源122の出射強度を増大させる。従って、検出対象空間10Rに出射される検出光L2の第2光強度分布LID2では、第2フレキシブル基板182の長さ方向の他方側の端部182eが位置する角度方向では光強度が高く、そこから、一方側の端部182fが位置する角度方向に向かって光強度が連続的に低くなる。
【0069】
それ故、第1点灯動作および第2点灯動作を第1光源部12Aおよび第2光源部12Bの各々において実行すれば、実施の形態1と同様な原理で対象物体Obの位置(XY座標)を検出することができる。その際、複数の第1光源121に供給する駆動電流の和(第1駆動電流値)、および複数の第2光源122に供給する駆動電流の和(第2駆動電流値)に基づいて対象物体Obの角度位置を検出すればよい。また、複数の光源120の出射強度を変えるにあたっては、抵抗素子等により、駆動電流を光源120毎に変えればよい。
【0070】
[実施の形態3の変形例]
上記実施の形態では、2系統の光源120を設けたが、1系統の光源120を設け、第1期間と第2期間とにおいて、複数の光源120に供給する駆動電流の大小関係を反転させて第1期間と第2期間とにおいて互いに逆向きの光強度分布を形成してもよい。この場合、光源部12の放射中心に受光部13を設けると、受光部13への検出光L2の入射が光源部12によって妨げられることになる。このような構成でも、光源部12の放射中心に対してZ軸方向に重なる位置に受光部13を設ければ、検出光L2を受光部13に入射させることができる。
【0071】
[他の実施の形態]
上記実施の形態では、2つの光源部12を用いたが、1つの光源部12を用いて対象物体Obの位置を検出してもよい。
【0072】
上記実施の形態では、第1点灯動作時の受光結果と第2点灯動作時の受光結果とを直接、比較したが、検出対象空間10Rを介さずに受光部に入射する参照光を出射する参照用光源を設けてもよい。かかる構成の場合、第1点灯動作時における受光結果と参照光の受光結果とを比較し、第2点灯動作時における受光結果と参照光の受光結果とを比較し、参照光の受光結果を基準に、第1点灯動作時の受光結果と第2点灯動作時の受光結果とを間接的に比較する。より具体的には、第1点灯動作時における受光部13の検出光L2(反射光L3)の検出強度と受光部13の参照光の検出強度との差を、第1点灯動作時における受光部13の検出強度として処理し、第2点灯動作時における受光部13の検出光L2(反射光L3)の検出強度と受光部13の参照光の検出強度との差を、第2点灯動作時における受光部13の検出強度として処理する。かかる構成によれば、外光等の影響を、参照光を受光した際の強度によって相殺することができるという利点がある。
【0073】
[位置検出システムの構成例]
(位置検出システム1の具体例1)
図11は、本発明を適用した位置検出システム1の具体例1(入力機能付き表示システム)の説明図である。なお、本形態の入力機能付き表示システムにおいて、位置検出システム1および光学式位置検出装置10の構成は、図1〜図10を参照して説明した構成と同様であるため、共通する部分については同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。
【0074】
上記実施の形態に係る位置検出システム1において、図11に示すように、視認面構成部材40として表示装置110を用い、かかる表示装置110に、図1〜図10を参照して説明した光学式位置検出装置10を設ければ、電子黒板やデジタルサイネージ等といった入力機能付き表示システム100として用いることができる。ここで、表示装置110は、直視型表示装置や、視認面構成部材40をスクリーンとする背面型投射型表示装置である。
【0075】
かかる入力機能付き表示システム100において、光学式位置検出装置10は、表示面110a(視認面41)に沿って検出光L2を出射するとともに、対象物体Obで反射した検出光L2(反射光L3)を検出する。このため、表示装置110で表示された画像の一部に対象物体Obを接近させれば、かかる対象物体Obの位置を検出することができるので、対象物体Obの位置を画像の切り換え指示等といった入力情報として利用することができる。
【0076】
(位置検出システム1の具体例2)
図12を参照して、視認面構成部材40としてスクリーンを用い、入力機能付き投射型表示システムを構成した例を説明する。図12は、本発明を適用した位置検出システム1の具体例2(入力機能付き表示システム/入力機能付き投射型表示システム)の説明図である。なお、本形態の入力機能付き投射型表示システムにおいて、位置検出システム1および光学式位置検出装置10の構成は、図1〜図10を参照して説明した構成と同様であるため、共通する部分については同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。
【0077】
図12に示す入力機能付き投射型表示システム200(入力機能付き表示システム)では、液晶プロジェクターあるいはデジタル・マイクロミラー・デバイスと称せられる画像投射装置250(画像生成装置)からスクリーン80(視認面構成部材40)に画像が投射される。かかる入力機能付き投射型表示システム200において、画像投射装置250は、筐体240に設けられた投射レンズ系210からスクリーン80に向けて画像表示光Piを拡大投射する。ここで、画像投射装置250は、Y軸方向に対してわずかに傾いた方向から画像表示光Piをスクリーン80に向けて投射する。従って、スクリーン80において画像が投射されるスクリーン面80aによって、情報が視認される視認面41が構成されている。
【0078】
かかる入力機能付き投射型表示システム200において、光学式位置検出装置10は、画像投射装置250に付加されて一体に構成されている。このため、光学式位置検出装置10は、投射レンズ系210とは異なる箇所から、スクリーン面80aに沿って検出光L2を出射するとともに、対象物体Obで反射した反射光L3を検出する。このため、スクリーン80に投射された画像の一部に対象物体Obを接近させれば、かかる対象物体Obの位置を検出することができるので、対象物体Obの位置を画像の切り換え指示等といった入力情報として利用することができる。また、かかる構成の場合、画像投射装置250の筐体240をシールド部材として利用してもよい。
【0079】
なお、光学式位置検出装置10とスクリーン80とを一体化させれば、入力機能付きスクリーン装置を構成することができる。
【0080】
(位置検出システム1の他の具体例)
本発明において、視認面構成部材40は、展示品を覆う透光部材である構成を採用することができ、この場合、視認面41は、透光部材において展示品が配置される側とは反対側で展示品が視認される面である。かかる構成によれば、入力機能付きウインドウシステム等として構成することができる。
【0081】
また、視認面構成部材40は、移動する遊技用媒体を支持する基盤である構成を採用することができ、この場合、視認面41は、基盤において基盤と遊技用媒体との相対位置が視認される側の面である。かかる構成によれば、パチンコ台やコインゲーム等のアミューズメント機器を入力機能付きアミューズメントシステム等として構成することができる。
【符号の説明】
【0082】
1・・位置検出システム、10・・光学式位置検出装置、10R・・検出対象空間、12・・光源部、12A・・第1光源部、12B・・第2光源部、13・・受光部、13A・・第1受光部、13B・・第2受光部、15A・・第1受発光ユニット、15B・・第2受発光ユニット、16・・シールド部材、16a・・筐体、40・・視認面構成部材、41・・視認面、50・・位置検出部、51・・光源駆動部、70・・制御用IC、100・・入力機能付き表示システム、120・・光源、125A・・第1駆動ライン、125B・・第2駆動ライン、150・・光源保持部材、200・・入力機能付き投射型表示システム、250・・画像投射装置、Ob・・対象物体
【特許請求の範囲】
【請求項1】
検出光を出射する複数の光源を備えた光源部と、
前記複数の光源に対して駆動ラインを介して駆動パルスを供給する光源駆動部と、
前記検出光が出射された空間からの戻り光を受光する受光部と、
前記受光部を前記複数の光源、前記駆動ラインおよび前記光源駆動部から電気的にシールドするシールド部材と、
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】
前記光源部は、第1方向、該第1方向に直交する第2方向、および前記第1方向と前記第2方向とに直交する第3方向のうち、前記第1方向および前記第2方向より規定される仮想面に沿うように前記検出光を放射状に出射することを特徴とする請求項1に記載の光学式位置検出装置。
【請求項3】
前記光源駆動部は、前記複数の光源を駆動して、第1期間中、前記検出光の出射強度を当該検出光の放射角度範囲の一方側から他方側に向かって減少させ、第2期間中、前記検出光の出射強度を前記放射角度範囲の他方側から一方側に向かって減少させることを特徴とする請求項2に記載の光学式位置検出装置。
【請求項4】
前記光源部として、互いに異なる期間において前記検出光を出射する第1光源部と第2光源部とを備え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】
前記シールド部材は、前記複数の光源、前記駆動ラインおよび前記光源駆動部を内部に収容した金属製の筐体であ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】
前記複数の光源、前記駆動ラインおよび前記光源駆動部を保持する光源保持部材を備え、
当該光源保持部材の金属部分によって前記シールド部材が構成されてい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7】
前記受光部は、前記光源保持部材に保持されて受発光ユニットを構成していることを特徴とする請求項6に記載の光学式位置検出装置。
【請求項8】
画像が表示される表示面を備えた表示装置と、前記表示面に沿う方向の対象物体の位置を光学的に検出する光学式位置検出装置と、を有し、当該光学式位置検出装置での前記対象物体の位置検出結果に基づいて前記画像が切り換えられる入力機能付き表示システムであって、
前記光学式位置検出装置は、検出光を出射する複数の光源を備えた光源部と、前記複数の光源に対して駆動ラインを介して駆動パルスを供給する光源駆動部と、前記検出光が出射された空間からの戻り光を受光する受光部と、前記受光部を前記複数の光源、前記駆動ラインおよび前記光源駆動部から電気的にシールドする金属製のシールド部材と、を有していることを特徴とする入力機能付き表示システム。
【請求項9】
画像を投射する画像投射装置と、画像の投射方向と交差する方向の対象物体の位置を光学的に検出する光学式位置検出装置と、を有し、当該光学式位置検出装置での前記対象物体の位置検出結果に基づいて前記画像が切り換えられる入力機能付き表示システムであって、
前記光学式位置検出装置は、検出光を出射する複数の光源を備えた光源部と、前記複数の光源に対して駆動ラインを介して駆動パルスを供給する光源駆動部と、前記検出光が出射された空間からの戻り光を受光する受光部と、前記受光部を前記複数の光源、前記駆動ラインおよび前記光源駆動部から電気的にシールドする金属製のシールド部材と、を有していることを特徴とする入力機能付き表示システム。
【請求項1】
検出光を出射する複数の光源を備えた光源部と、
前記複数の光源に対して駆動ラインを介して駆動パルスを供給する光源駆動部と、
前記検出光が出射された空間からの戻り光を受光する受光部と、
前記受光部を前記複数の光源、前記駆動ラインおよび前記光源駆動部から電気的にシールドするシールド部材と、
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】
前記光源部は、第1方向、該第1方向に直交する第2方向、および前記第1方向と前記第2方向とに直交する第3方向のうち、前記第1方向および前記第2方向より規定される仮想面に沿うように前記検出光を放射状に出射することを特徴とする請求項1に記載の光学式位置検出装置。
【請求項3】
前記光源駆動部は、前記複数の光源を駆動して、第1期間中、前記検出光の出射強度を当該検出光の放射角度範囲の一方側から他方側に向かって減少させ、第2期間中、前記検出光の出射強度を前記放射角度範囲の他方側から一方側に向かって減少させることを特徴とする請求項2に記載の光学式位置検出装置。
【請求項4】
前記光源部として、互いに異なる期間において前記検出光を出射する第1光源部と第2光源部とを備え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】
前記シールド部材は、前記複数の光源、前記駆動ラインおよび前記光源駆動部を内部に収容した金属製の筐体であ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】
前記複数の光源、前記駆動ラインおよび前記光源駆動部を保持する光源保持部材を備え、
当該光源保持部材の金属部分によって前記シールド部材が構成されてい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7】
前記受光部は、前記光源保持部材に保持されて受発光ユニットを構成していることを特徴とする請求項6に記載の光学式位置検出装置。
【請求項8】
画像が表示される表示面を備えた表示装置と、前記表示面に沿う方向の対象物体の位置を光学的に検出する光学式位置検出装置と、を有し、当該光学式位置検出装置での前記対象物体の位置検出結果に基づいて前記画像が切り換えられる入力機能付き表示システムであって、
前記光学式位置検出装置は、検出光を出射する複数の光源を備えた光源部と、前記複数の光源に対して駆動ラインを介して駆動パルスを供給する光源駆動部と、前記検出光が出射された空間からの戻り光を受光する受光部と、前記受光部を前記複数の光源、前記駆動ラインおよび前記光源駆動部から電気的にシールドする金属製のシールド部材と、を有していることを特徴とする入力機能付き表示システム。
【請求項9】
画像を投射する画像投射装置と、画像の投射方向と交差する方向の対象物体の位置を光学的に検出する光学式位置検出装置と、を有し、当該光学式位置検出装置での前記対象物体の位置検出結果に基づいて前記画像が切り換えられる入力機能付き表示システムであって、
前記光学式位置検出装置は、検出光を出射する複数の光源を備えた光源部と、前記複数の光源に対して駆動ラインを介して駆動パルスを供給する光源駆動部と、前記検出光が出射された空間からの戻り光を受光する受光部と、前記受光部を前記複数の光源、前記駆動ラインおよび前記光源駆動部から電気的にシールドする金属製のシールド部材と、を有していることを特徴とする入力機能付き表示システム。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図11】
【図12】
【図8】
【図9】
【図10】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図11】
【図12】
【図8】
【図9】
【図10】
【公開番号】特開2012−194130(P2012−194130A)
【公開日】平成24年10月11日(2012.10.11)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−59794(P2011−59794)
【出願日】平成23年3月17日(2011.3.17)
【出願人】(000002369)セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成24年10月11日(2012.10.11)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年3月17日(2011.3.17)
【出願人】(000002369)セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Fターム(参考)】
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