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】広い範囲にわたって対象物体の位置を高い精度で検出することのできる光学式位置検出装置、および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の検出対象空間１０Ｒは、受発光ユニット１５Ａおよび受発光ユニット１５Ｂによる検出対象空間１０Ｒabと、受発光ユニット１５Ｃおよび受発光ユニット１５Ｄによる検出対象空間１０Ｒcdとに分割されている。受発光ユニット１５Ｂ、１５ＣはＺ軸方向で重なっており、受発光ユニット１５Ｂの受光素子１３Ｂと受発光ユニット１５Ｃの受光素子１３Ｃは、受光面を異なる方向に向けてＺ軸方向で重なるように配置されている。
【解決手段】光学式位置検出装置１０の検出対象空間１０Ｒは、受発光ユニット１５Ａおよび受発光ユニット１５Ｂによる検出対象空間１０Ｒabと、受発光ユニット１５Ｃおよび受発光ユニット１５Ｄによる検出対象空間１０Ｒcdとに分割されている。受発光ユニット１５Ｂ、１５ＣはＺ軸方向で重なっており、受発光ユニット１５Ｂの受光素子１３Ｂと受発光ユニット１５Ｃの受光素子１３Ｃは、受光面を異なる方向に向けてＺ軸方向で重なるように配置されている。
【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素子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素子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、複数の点光源のうちの一部の点光源が点灯した際の受光素子での受光強度と、他の一部の点光源が点灯した際の受光素子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、特許文献１〜３に記載の光学式位置検出装置においては、対象物体の位置を検出可能な範囲が狭いという問題点がある。すなわち、特許文献１に記載の光学式位置検出装置では、点光源から出射された検出光を利用する。このため、検出光の出射角度範囲自体が狭いため、対象物体の位置を検出可能な範囲が狭い。また、特許文献２、３に記載の光学式位置検出装置では、点光源から出射された検出光を、導光板を介して出射するため、比較的広い範囲にわたって検出光を出射することができるが、検出光が導光板内部を伝播する際の減衰を避けることができない。従って、広い範囲にわたって所定の光強度分布を十分な強度レベルをもって形成することが困難であるので、対象物体の位置を検出可能な範囲が狭い。
【０００６】
ここに本願発明者は、光源部から仮想面に沿うように検出光を放射状に出射し、対象物体で反射してきた光を受光素子で検出する方式を採用することにより、検出対象空間を拡張することを検討している。しかしながら、かかる方式の場合、受光素子には広い角度範囲から光が入射することになり、受光素子が入射角度によって感度が変動するような感度指向性を有している場合、感度が低い角度方向に対象物体が位置すると、検出精度が低下するという問題点がある。
【０００７】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、広い範囲にわたって対象物体の位置を高い精度で検出することのできる光学式位置検出装置、およびかかる光学式位置検出装置を備えた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】
【０００８】
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、互いに直交する第１方向および第２方向によって規定される仮想面に沿って検出光を放射状に出射する光源部と、前記仮想面に直交する第３方向からみたとき前記検出光の放射中心と重なる位置に設けられ、対象物体で反射した前記検出光を受光する受光素子と、該受光素子での受光強度に基づいて前記対象物体の位置を検出する位置検出部と、を有し、前記受光素子として、第１受光素子と、該第１受光素子に対して前記第３方向の一方側に配置されて当該第３方向からみたときに前記第１受光素子に重なり、前記仮想面内方向において受光面に対する法線方向が前記第１受光素子と相違する第２受光素子と、を有していることを特徴とする。
【０００９】
本発明では、光源部から仮想面に沿うように検出光を放射状に出射するため、広い範囲にわたって、検出光を比較的強い強度で出射することができる。また、本発明では、受光素子として、受光面に対する法線方向が相違する第１受光素子および第２受光素子を有しているため、広い角度範囲にわたって高い受光感度を有している。このため、広い範囲にわたって対象物体の位置を高い精度をもって光学的に検出することができる。ここで、第１受光素子と第２受光素子とは、第３方向でずれた位置で第３方向からみたときに重なるように設けられている。このため、第１受光素子と第２受光素子とを互いに近接する位置に設けても、第３方向からみたとき、第１受光素子の受光角度範囲と第２受光素子の受光角度範囲とを部分的に重ねることができるので、受光角度範囲に死角が発生しない。それ故、検出対象空間を広げた場合でも、検出対象空間の全体にわたって対象物体の位置を高い精度をもって光学的に検出することができる。
【００１０】
本発明において、前記光源部として、前記第１受光素子の受光角度範囲と少なくとも一部が重なる角度範囲を検出光出射角度範囲とする第１光源部と、前記第２受光素子の受光角度範囲と少なくとも一部が重なる角度範囲を検出光出射角度範囲とする第２光源部と、が設けられ、前記第３方向からみたとき、前記第１光源部から出射される前記検出光の前記検出光の放射中心と、前記第２光源部から出射される前記検出光の前記検出光の放射中心とが重なっている構成を採用することができる。
【００１１】
本発明において、前記第１光源部と前記第２光源部とは、前記第３方向の異なる位置に設けられていることが好ましい。かかる構成によれば、第３方向からみたとき、第１光源部の出射角度範囲と第２光源部の出射角度範囲とを部分的に重ねることができるので、出射角度範囲に死角が発生しない。それ故、検出対象空間を広げた場合でも、検出対象空間の全体にわたって対象物体の位置を高い精度をもって光学的に検出することができる。
【００１２】
本発明において、前記第１受光素子および前記第１光源部は、第１受発光ユニットを構成し、前記第２受光素子および前記第２光源部は、第２受発光ユニットを構成している構成を採用することができる。
【００１３】
本発明において、前記光源部として、さらに、前記第１光源部の検出光出射角度範囲と少なくとも一部が重なる角度範囲に検出光を放射状に出射する第３光源部と、前記第２光源部の検出光出射角度範囲と少なくとも一部が重なる角度範囲に検出光を放射状に出射する第４光源部と、が設けられ、前記受光素子として、さらに、前記第３光源部の検出光出射角度範囲と少なくとも一部が重なる角度範囲を受光角度範囲とし、前記第３方向からみたとき前記第３光源部から出射される前記検出光の放射中心と重なる第３受光素子と、前記第４光源部の検出光出射角度範囲と少なくとも一部が重なる角度範囲を受光角度範囲とし、前記第３方向からみたとき前記第４光源部から出射される前記検出光の放射中心と重なる第４受光素子と、が設けられ、前記第３受光素子および前記第３光源部は、前記第１受発光ユニットに対して前記第２方向の一方側で離間する位置で第３受発光ユニットを構成し、前記第４受光素子および前記第４光源部は、前記第３受発光ユニットに対して前記第１方向の一方側で離間する位置で第４受発光ユニットを構成しており、前記第１受発光ユニットおよび前記第２受発光ユニットは、前記第３受発光ユニットと前記第４受発光ユニットとを結んで前記第１方向に延びる仮想の線分に対する垂直二等分線上において前記線分から前記第２方向の他方側に離間する位置に設けられていることが好ましい。かかる構成によれば、各受発光ユニットによる検出対象空間を連続させるだけで、広い検出対象空間を実現することができる。逆にいえば、広い検出対象空間を、一方の受発光ユニットの対（第１受発光ユニットおよび第３受発光ユニット）による検出対象空間と、他方の受発光ユニットの対（第２受発光ユニットおよび第４受発光ユニット）による検出対象空間とに分割することができる。従って、検出対象空間が広い場合でも、検出対象空間全体に十分な強度で検出光を照射することができる。また、検出対象空間を分割したため、各受光素子が担う角度範囲が比較的狭くてよいので、受光素子は、比較的感度が高い角度範囲から入射する検出光を受光すればよい。それ故、検出対象空間が広い場合でも、対象物体の位置検出精度が高い。また、第３受発光ユニットと第４受発光ユニットとは第１方向で離間し、第１受発光ユニットおよび第２受発光ユニットは、第３受発光ユニットと第４受発光ユニットとを結ぶ仮想の線分に対する垂直二等分線上において線分から第２方向の他方側に離間する位置に設けられている。このため、４つの受発光ユニット（第１受発光ユニット、第２受発光ユニット、第３受発光ユニットおよび第４受発光ユニット）を互いに比較的近接した位置に配置した場合でも、第３受発光ユニットおよび第４受発光ユニットから第２方向の他方側に検出光を出射した際、検出光が第１受発光ユニットおよび第２受発光ユニットによって遮られにくい。
【００１４】
本発明では、前記仮想面内方向において、前記第１受光素子の受光面に対する法線方向と前記垂直二等分線とが成す角度、前記第２受光素子の受光面に対する法線方向と前記垂直二等分線とが成す角度、前記第３受光素子の受光面に対する法線方向と前記垂直二等分線とが成す角度、および前記第４受光素子の受光面に対する法線方向と前記垂直二等分線とが成す角度は６０°以下であることが好ましい。受光素子に一般的なフォトダイオードを用いると、その半値角度は通常６０°である。それ故、受光素子は、半値角度内の感度が比較的高い角度範囲から入射する検出光を受光すればよいので、対象物体の位置検出精度が高い。
【００１５】
本発明では、前記仮想面内方向において、前記第３受光素子の受光面に対する法線方向と前記垂直二等分線とが成す角度は、前記第１受光素子の受光面に対する法線方向と前記垂直二等分線とが成す角度以下であり、前記第４受光素子の受光面に対する法線方向と前記垂直二等分線とが成す角度は、前記第２受光素子の受光面に対する法線方向と前記垂直二等分線とが成す角度以下であることが好ましい。かかる構成によれば、第３受発光ユニットおよび第４受発光ユニットが担当する検出対象角度範囲が第１受発光ユニットおよび第２受発光ユニットが担当する検出対象角度範囲より広い場合でも、第３受光素子および第４受光素子は、半値角度内の感度が比較的高い角度範囲から入射する検出光を受光すればよいので、対象物体の位置検出精度が高い。
【００１６】
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。
【００１７】
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、光学式位置検出装置として、本発明に係る光学式位置検出装置を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、光学式位置検出装置として、本発明に係る光学式位置検出装置を用いることができる。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】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置を検出光の出射空間側の斜め方向からみたときの説明図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置に用いた受発光ユニットの説明図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置を検出光の出射空間側の正面からみたときの説明図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置に用いた一方のユニット対の説明図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置に用いた他方のユニット対の説明図である。
【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用いた受光素子の受光感度の入射角度依存性を示す説明図である。
【図７】図４に示す受発光ユニットの主要部を示す説明図である。
【図８】図７に示す光源部の構成を模式的に示す説明図である。
【図９】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１０】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１１】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角度位置を検出する原理を示す説明図である。
【図１２】本発明の実施の形態１の変形例に係る光学式位置検出装置の構成を示す説明図である。
【図１３】本発明の実施の形態２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１４】本発明の実施の形態２に係る光学式位置検出装置の光源部の説明図である。
【図１５】本発明の実施の形態２の変形例に係る光学式位置検出装置の構成を示す説明図である。
【図１６】本発明の他の実施形態に係る光学式位置検出装置に用いた受発光ユニットの説明図である。
【図１７】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１８】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】
【００１９】
次に、添付図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明においては、互いに直交する方向をＸ軸方向およびＹ軸方向とし、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に直交する方向をＺ軸方向とする。また、本発明における「第１方向」をＸ軸方向とし、「第２方向」をＹ軸方向とし、「第３方向」をＺ軸方向として説明する。また、以下に参照する図面では、Ｘ軸方向の一方側をＸ１側とし、他方側をＸ２側とし、Ｙ軸方向の一方側をＹ１側とし、他方側をＹ２側とし、Ｚ軸方向の一方側をＺ１側とし、他方側をＺ２側として表してある。また、受発光ユニットに対して一方の側に検出対象空間が設定されているが、以下の説明において、かかる「一方の側」はＹ軸方向の他方側Ｙ２である。
【００２０】
また、実施の形態１等においては、受発光ユニット、光源部および受光素子が４つずつ設けられているが、本発明における各構成と、実施の形態１等における各構成とは以下の関係になっている。
受発光ユニット
第１受発光ユニット＝受発光ユニット１５Ｂ
第２受発光ユニット＝受発光ユニット１５Ｃ
第３受発光ユニット＝受発光ユニット１５Ａ
第４受発光ユニット＝受発光ユニット１５Ｄ
光源部
第１光源部＝光源部１２Ｂ
第２光源部＝光源部１２Ｃ
第３光源部＝光源部１２Ａ
第４光源部＝光源部１２Ｄ
光源部
第１受光素子＝受光素子１３Ｂ
第２受光素子＝受光素子１３Ｃ
第３受光素子＝受光素子１３Ａ
第４受光素子＝受光素子１３Ｄ
【００２１】
［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を検出光の出射空間側の斜め方向からみたときの説明図である。
【００２２】
図１において、本形態の位置検出システム１は、情報が視認される視認面４１を備えた視認面構成部材４０と、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の位置を検出する光学式位置検出装置１０とを有しており、視認面４１はＸＹ平面に沿って広がっている。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、後述する検出対象空間１０Ｒ内における対象物体ＯｂのＸＹ平面における位置（ＸＹ座標）を検出する入力機能付き表示システム等として用いることができる。
【００２３】
光学式位置検出装置１０は、受発光ユニット１５Ａ、受発光ユニット１５Ｂ、受発光ユニット１５Ｃ、および受発光ユニット１５Ｄからなる４つの受発光ユニットを有している。かかる受発光ユニット１５Ａ、受発光ユニット１５Ｂ、受発光ユニット１５Ｃ、および受発光ユニット１５Ｄは、視認面構成部材４０に対してＹ軸方向の一方側Ｙ１において、視認面構成部材４０においてＸ軸方向に延在する長辺部分の略中央位置にカバー１６の内部に纏めて配置され、視認面構成部材４０の視認面４１よりＺ軸方向の一方側Ｚ１に突出した位置にある。また、受発光ユニット１５Ａ〜１５Ｄは、以下に説明するように、視認面４１に沿う仮想面（ＸＹ平面）に沿って検出光Ｌ２を出射する光源部１２Ａ〜１２Ｄと、受光素子１３Ａ〜１３Ｄとを備えている。従って、受発光ユニット１５Ａ、受発光ユニット１５Ｂ、受発光ユニット１５Ｃ、および受発光ユニット１５Ｄは、光源部１２Ａ〜１２Ｄから検出光Ｌ２を出射した際、対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ２（反射光Ｌ３）を受光素子１３Ａ〜１３Ｄにより受光可能であり、光学式位置検出装置１０では、光源部１２Ａ〜１２Ｄから検出光Ｌ２が出射される空間（検出光出射空間／視認面４１に沿う空間）が、対象物体Ｏｂの位置を検出する検出対象空間１０Ｒに設定されている。
【００２４】
（受発光ユニットの構成）
図２は、本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置１０に用いた受発光ユニット１５Ａ〜１５Ｄの説明図であり、図２（ａ）、（ｂ）は、受発光ユニット１５Ａ〜１５Ｄの概略構成を示す説明図、および受発光ユニット１５Ｂ、１５Ｃの受光素子１３Ｂ、１３Ｃ（第１受光素子および第２受光素子）をＺ軸方向の一方側Ｚ１からみたときの説明図である。図３は、本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置１０を反射光Ｌ３の出射空間側の正面からみたときの説明図である。図４は、本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置１０に用いた一方のユニット対の説明図であり、図４（ａ）、（ｂ）は、当該ユニット対からの検出光Ｌ２の出射角度範囲を示す説明図、および当該ユニット対での検出光の受光角度範囲を示す説明図である。図５は、本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置１０に用いた他方のユニット対の説明図であり、図５（ａ）、（ｂ）は当該ユニット対からの検出光Ｌ２の出射角度範囲を示す説明図、および当該ユニット対での検出光の受光角度範囲を示す説明図である。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に用いた受光素子１３Ａ〜１３Ｄの受光感度の入射角度依存性（感度指向性）を示す説明図である。
【００２５】
図１および図２（ａ）に示すように、受発光ユニット１５Ａ〜１５Ｄにおいて、受発光ユニット１５Ａは、Ｚ軸方向からみたときに扇形形状を有する光源支持部材１５０を有しており、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と第２光源支持部材１５２との間には光源部１２Ａが構成されている。第１光源支持部材１５１および第２光源支持部材１５２は各々、半円状の鍔部１５６ａ、１５６ｂを備えており、かかる鍔部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】
本形態において、光源部１２Ａは、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。また、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の奥に受光素子１３Ａが配置されている。受発光ユニット１５Ａは、光源支持部材１５０の中心角が概ね１２０°であり、光源部１２Ａは、１００〜１２０°の角度範囲にわたって形成されている。
【００２７】
受発光ユニット１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄも、受発光ユニット１５Ａと同様な構成を有している。ここで、受発光ユニット１５Ｂと受発光ユニット１５ＣはＺ軸方向で重ねて配置されており、受発光ユニット１５Ｂの受光素子１３Ｂと受発光ユニット１５Ｃの受光素子１３ＣとはＺ軸方向で重なっている。また、受光素子１３Ｂの受光面１３０と受光素子１３Ｃの受光面１３０とはＺ軸方向で重なっており、Ｚ方向からみたとき交差している。
【００２８】
図３および図４において、受発光ユニット１５Ａは、光源部１２Ａおよび受光素子１３Ａを備えている。光源部１２Ａは、検出光Ｌ２の出射角度範囲を長い破線Ｌ１２ａで示すように、視認面構成部材４０の視認面４１に沿って検出光Ｌ２を検出光出射角度範囲θａにわたって放射状に出射する。本形態において、光源部１２Ａの検出光出射角度範囲θａは１００〜１２０°に設定されている。受光素子１３Ａは、光源部１２Ａから出射される検出光Ｌ２の放射中心に対してＺ軸方向で重なる位置に配置されており、受光素子１３Ａの受光角度範囲は、少なくとも一部が光源部１２Ａの検出光出射角度範囲θａと重なっている。
【００２９】
ここで、受光素子１３Ａは、フォトダイオードであり、かかるフォトダイオードの受光感度は、図６に示す入射角度依存性（感度指向性）を有している。このため、受光素子１３Ａでは、受光面に対する法線方向が感度ピークの角度方向であり、かかる法線方向に対して１／２未満となる角度方向から入射した検出光Ｌ２に対する受光感度が著しく低い。そこで、受光素子１３Ａは、感度ピーク値に対して１／２以上となる半値角度範囲が受光角度範囲として利用されており、受光素子１３Ａの受光角度範囲は、感度ピークが位置する方向（受光面に対する法線方向／破線Ｌ１３ａで示す方向）に対して±６０°の範囲である。本形態では、光源部１２Ａの検出光出射角度範囲θａを二等分する方向に、受光素子１３Ａの感度ピークが位置する方向が向いている。従って、受光素子１３Ａの受光角度範囲は、光源部１２Ａの検出光出射角度範囲θａに広い角度範囲にわたって重なっている。
【００３０】
受発光ユニット１５Ｂは、受発光ユニット１５Ａと同様、光源部１２Ｂおよび受光素子１３Ｂとを備えている。光源部１２Ｂは、検出光Ｌ２の出射角度範囲を一点鎖線Ｌ１２ｂで示すように、視認面構成部材４０の視認面４１に沿って検出光Ｌ２を検出光出射角度範囲θｂにわたって放射状に出射する。本形態において、光源部１２Ｂの検出光出射角度範囲θｂは、１００〜１２０°に設定されている。受光素子１３Ｂは、光源部１２Ｂから出射される検出光Ｌ２の放射中心に対してＺ軸方向で重なる位置に配置されており、受光素子１３Ｂの受光角度範囲は、少なくとも一部が光源部１２Ｂの検出光出射角度範囲θｂと重なっている。より具体的には、受光素子１３Ｂは、受光素子１３Ａと同様、感度が入射角度依存性を有しており、その感度ピークが位置する方向（受光面に対する法線方向）を一点鎖線Ｌ１３ｂで示してある。受光素子１３Ｂは、受光感度がピーク値に対して１／２以上となる半値角度範囲が受光角度範囲として利用されており、かかる受光角度範囲は、受光素子１３Ａと同様、感度ピークが位置する方向（一点鎖線Ｌ１３ｂで示す方向）に対して±６０°の範囲である。本形態では、光源部１２Ｂの検出光出射角度範囲θｂを二等分する方向に、受光素子１３Ｂの感度ピークが位置する方向が向いている。従って、受光素子１３Ｂの受光角度範囲は、光源部１２Ｂの検出光出射角度範囲θｂと広い範囲にわたって重なっている。
【００３１】
図３および図５に示すように、受発光ユニット１５Ｃは、受発光ユニット１５Ａ等と同様、光源部１２Ｃおよび受光素子１３Ｃとを備えている。光源部１２Ｃは、検出光Ｌ２の出射角度範囲を点線Ｌ１２ｃで示すように、視認面構成部材４０の視認面４１に沿って検出光Ｌ２を検出光出射角度範囲θｃにわたって放射状に出射する。本形態において、光源部１２Ｃの検出光出射角度範囲θｃは、受発光ユニット１５Ａ、１５Ｂと同様、１００〜１２０°に設定されている。受光素子１３Ｃは、光源部１２Ｃから出射される検出光Ｌ２の放射中心に対してＺ軸方向で重なる位置に配置されており、受光素子１３Ｃの受光角度範囲は、少なくとも一部が光源部１２Ｃの検出光出射角度範囲θｃと重なっている。より具体的には、受光素子１３Ｃは、受光素子１３Ａ等と同様、感度が入射角度依存性を有しており、その感度ピークが位置する方向（受光面に対する法線方向）を点線Ｌ１３ｃで示してある。受光素子１３Ｃは、受光感度がピーク値に対して１／２以上となる半値角度範囲が受光角度範囲として利用されており、かかる受光角度範囲は、受光素子１３Ａ等と同様、感度ピークが位置する方向（点線Ｌ１３ｃで示す方向）に対して±６０°の範囲である。本形態では、光源部１２Ｃの検出光出射角度範囲θｃを二等分する方向に、受光素子１３Ｃの感度ピークが位置する方向が向いている。従って、受光素子１３Ｃの受光角度範囲は、光源部１２Ｃの検出光出射角度範囲θｃと広い範囲にわたって重なっている。
【００３２】
受発光ユニット１５Ｄは、受発光ユニット１５Ａ等と同様、光源部１２Ｄおよび受光素子１３Ｄとを備えている。光源部１２Ｄは、検出光Ｌ２の出射角度範囲を二点鎖線Ｌ１２ｄで示すように、視認面構成部材４０の視認面４１に沿って検出光Ｌ２を検出光出射角度範囲θｄにわたって放射状に出射する。本形態において、光源部１２Ｄの検出光出射角度範囲θｄは１００〜１２０°に設定されている。受光素子１３Ｄは、光源部１２Ｄから出射される検出光Ｌ２の放射中心に対してＺ軸方向で重なる位置に配置されており、受光素子１３Ｄの受光角度範囲は、少なくとも一部が光源部１２Ｄの検出光出射角度範囲θｄと重なっている。より具体的には、受光素子１３Ｄは、受光素子１３Ａ等と同様、感度が入射角度依存性を有しており、その感度ピークが位置する方向（受光面に対する法線方向）を二点鎖線Ｌ１３ｄで示してある。受光素子１３Ｄは、受光感度がピーク値に対して１／２以上となる半値角度範囲が受光角度範囲として利用されており、かかる受光角度範囲は、受光素子１３Ａと同様、感度ピークが位置する方向（二点鎖線Ｌ１３ｄで示す方向）に対して±６０°の範囲である。本形態では、光源部１２Ｄの検出光出射角度範囲θｄを二等分する方向に、受光素子１３Ｄの感度ピークが位置する方向が向いている。従って、受光素子１３Ｄの受光角度範囲は、光源部１２Ｄの検出光出射角度範囲θｄと広い範囲にわたって重なっている。
【００３３】
本形態では、光源部１２Ａ、光源部１２Ｂ、光源部１２Ｃ、および光源部１２Ｄは、後述するように、ＬＥＤ（発光ダイオード）からなる光源を備えており、ピーク波長が８４０〜１０００ｎｍに位置する赤外光からなる検出光Ｌ２を放射状に出射する。受光素子１３Ａ、受光素子１３Ｂ、受光素子１３Ｃ、および第４受光素子１３Ｄは、受光素子として、赤外域に感度ピークを備えたフォトダイオードを備えている。
【００３４】
本形態において、４つの受発光ユニット１５Ａ〜１５Ｄは、ユニット毎に順次オン状態に切り換えられる。このため、受発光ユニット１５Ａの光源部１２Ａが点灯して検出光Ｌ２を出射した際、対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ２は、受発光ユニット１５Ａの受光素子１３Ａで検出され、受発光ユニット１５Ｂの光源部１２Ｂが点灯して検出光Ｌ２を出射した際、対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ２は、受発光ユニット１５Ｂの受光素子１３Ｂで検出される。また、受発光ユニット１５Ｃの光源部１２Ｃが点灯して検出光Ｌ２を出射した際、対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ２は、受発光ユニット１５Ｃの受光素子１３Ｃで検出され、受発光ユニット１５Ｄの光源部１２Ｄが点灯して検出光Ｌ２を出射した際、対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ２は、受発光ユニット１５Ｄの受光素子１３Ｄで検出される。
【００３５】
（ユニット対の構成）
図３〜図５に示すように、本形態では、後述するレイアウトを採用することにより、受発光ユニット１５Ａと受発光ユニット１５Ｂとにおいて、光源部１２Ａの検出光出射角度範囲θａと光源部１２Ｂの検出光出射角度範囲θｂとは、少なくとも一部が重なっている。また、受光素子１３Ａの受光角度範囲と受光素子１３Ｂの受光角度範囲とは、少なくとも一部が重なっている。従って、受発光ユニット１５Ａおよび受発光ユニット１５Ｂは、後述する原理によって、光源部１２Ａの検出光出射角度範囲θａ、光源部１２Ｂの検出光出射角度範囲θｂ、受光素子１３Ａの受光角度範囲、および受光素子１３Ｂの受光角度範囲が重なっている空間に位置する対象物体Ｏｂの位置を検出可能である。それ故、本形態では、かかる空間のうち、視認面４１とＺ軸方向で重なっている空間が受発光ユニット１５Ａおよび受発光ユニット１５Ｂからなる第１ユニット対１１abによる検出対象空間１０Ｒabになっている。
【００３６】
また、受発光ユニット１５Ｃと受発光ユニット１５Ｄとにおいて、光源部１２Ｃの検出光出射角度範囲θｃと光源部１２Ｄの検出光出射角度範囲θｄとは、少なくとも一部が重なっている。また、受光素子１３Ｃの受光角度範囲と受光素子１３Ｄの受光角度範囲とは、少なくとも一部が重なっている。従って、受発光ユニット１５Ｃおよび受発光ユニット１５Ｄは、後述する原理によって、光源部１２Ｃの検出光出射角度範囲θｃ、光源部１２Ｄの検出光出射角度範囲θｄ、受光素子１３Ｃの受光角度範囲、および受光素子１３Ｄの受光角度範囲が重なっている空間に位置する対象物体Ｏｂの位置を検出可能である。それ故、本形態では、かかる空間のうち、視認面４１とＺ軸方向で重なっている空間が受発光ユニット１５Ｃおよび受発光ユニット１５Ｄからなる第２ユニット対１１cdによる検出対象空間１０Ｒcdになっている。
【００３７】
（受発光ユニットのレイアウト等）
本形態では、図３〜図５を参照して以下に説明するレイアウトを採用することにより、第１ユニット対１１abによる検出対象空間１０Ｒabと、第２ユニット対１１cdによる検出対象空間１０Ｒcdとを隣接させ、全体として、一体に連続した検出対象空間１０Ｒが構成されている。
【００３８】
本形態では、まず、受発光ユニット１５Ａ、１５Ｄは、視認面構成部材４０に対してＹ軸方向の一方側Ｙ１においてＸ軸方向で離間するように配置されている。また、受発光ユニット１５Ａ、１５Ｄは、Ｙ軸方向の同一位置に配置されている。このため、受発光ユニット１５Ａと受発光ユニット１５Ｄとを結ぶ仮想の線分Ｌ１０は、視認面構成部材４０においてＸ軸方向に延在する辺部分に平行である。
【００３９】
また、受発光ユニット１５Ｂ、１５Ｃは、受発光ユニット１５Ａ、１５Ｄに対してＹ軸方向の一方の側（Ｙ軸方向の他方側Ｙ２）に配置されており、Ｙ軸方向において視認面構成部材４０と、受発光ユニット１５Ａ、１５Ｄが配置されている箇所との間に位置する。
【００４０】
ここで、受発光ユニット１５Ａと受発光ユニット１５Ｄとを結ぶ仮想の線分Ｌ１０に対する仮想の垂直二等分線Ｌ１１を基準にしたとき、受発光ユニット１５Ｂ、１５Ｃは、垂直二等分線Ｌ１１上において線分Ｌ１０からＹ軸方向の他方側Ｙ２（検出対象空間１０Ｒが位置する側）に離間する位置に設けられている。従って、Ｘ軸方向において、受発光ユニット１５Ａ、１５Ｄは、受発光ユニット１５Ｂ、１５Ｃより外側に位置する。
【００４１】
また、受発光ユニット１５Ｂは、受発光ユニット１５Ｂに対してＺ軸方向の一方側Ｚ１で重なる位置に配置されており、受発光ユニット１５Ｂにおける検出光Ｌ２の放射中心位置と、受発光ユニット１５Ｃにおける検出光Ｌ２の放射中心位置とは略重なっている。従って、受発光ユニット１５Ａにおける検出光Ｌ２の放射中心位置と、受発光ユニット１５Ｄにおける検出光Ｌ２の放射中心位置と、受発光ユニット１５Ｂにおける検出光Ｌ２の放射中心位置（受発光ユニット１５Ｃにおける検出光Ｌ２の放射中心位置）とを結ぶと、正三角形となる。
【００４２】
（受発光ユニットの向き等）
本形態では、上記のように、受発光ユニット１５Ａ〜１５Ｄをレイアウトするとともに、受発光ユニットの向きを、図３〜図５を参照して以下に説明するように設定し、第１ユニット対１１abによる検出対象空間１０Ｒabと、第２ユニット対１１cdによる検出対象空間１０ＲcdとをＹ軸方向に延びる垂直二等分線Ｌ１１を間に挟んでＸ軸方向で隣接させ、全体として、一体に連続した検出対象空間１０Ｒを構成している。
【００４３】
まず、第１ユニット対１１abにおいて、受発光ユニット１５Ａ、１５Ｂの光源部１２Ａ、１２Ｂは、Ｘ軸方向の他方側Ｘ２に延びる方向（垂直二等分線Ｌ１１に直交する方向）と、垂直二等分線Ｌ１１に対してＸ軸方向の一方側Ｘ１（反時計回りの方向）に１０〜３０°の角度で傾いた方向とに挟まれた１００〜１２０°の角度範囲を検出光出射角度範囲θａ、θｂとしている。また、受光素子１３Ａ、１３Ｂにおいて感度ピークが位置する方向は、垂直二等分線Ｌ１１に対して時計回りに３０〜４０°の角度で傾いた方向であり、感度ピークが位置する方向と垂直二等分線Ｌ１１とが成す角度は６０°以下である。ここで、受光素子１３Ａ、１３Ｂにおいて感度ピークが位置する方向に対して±６０°の角度範囲が受光角度範囲である。しかも、受発光ユニット１５Ａは、受発光ユニット１５ＢよりＹ軸方向の一方側Ｙ１に位置するが、受発光ユニット１５ＢよりＸ軸方向の他方側Ｘ２に位置するため、受発光ユニット１５Ａでの検出光Ｌ２の受発光は、受発光ユニット１５Ｂによって遮られることがない。従って、検出対象空間１０Ｒのうち、垂直二等分線Ｌ１１よりＸ軸方向の他方側Ｘ２に位置する空間は、全体が光源部１２Ａの検出光出射角度範囲θａ、光源部１２Ｂの検出光出射角度範囲θｂ、受光素子１３Ａによる受光角度範囲、および受光素子１３Ｂによる受光角度範囲が重なっている空間に含まれている。それ故、検出対象空間１０Ｒのうち、垂直二等分線Ｌ１１よりＸ軸方向の他方側Ｘ２に位置する空間は、全体が第１ユニット対１１abによる検出対象空間１０Ｒabになっている。
【００４４】
また、第２ユニット対１１cdは、垂直二等分線Ｌ１１を中心に第１ユニット対１１abに対して線対称に配置されている。従って、受発光ユニット１５Ｄでの検出光Ｌ２の受発光は、受発光ユニット１５Ｃよって遮られることがない。従って、検出対象空間１０Ｒのうち、垂直二等分線Ｌ１１よりＸ軸方向の一方側Ｘ１に位置する空間は、全体が光源部１２Ｃの検出光出射角度範囲θｃ、光源部１２Ｄの検出光出射角度範囲θｄ、受光素子１３Ｃによる受光角度範囲、および受光素子１３Ｄによる受光角度範囲が重なっている空間に含まれている。それ故、検出対象空間１０Ｒのうち、垂直二等分線Ｌ１１よりＸ軸方向の一方側Ｘ１に位置する空間は、全体が第２ユニット対１１cdによる検出対象空間１０Ｒcdになっている。
【００４５】
本形態では、ＸＹ平面内方向（仮想面内方向）において、受光素子１３Ａの受光面に対する法線方向と垂直二等分線Ｌ１１とが成す角度は、受光素子１３Ｂの受光面に対する法線方向と垂直二等分線Ｌ１１とが成す角度以下であることが好ましい。また、ＸＹ平面内方向（仮想面内方向）において、受光素子１３Ｄの受光面に対する法線方向と垂直二等分線Ｌ１１とが成す角度は、受光素子１３Ｃの受光面に対する法線方向と垂直二等分線Ｌ１１とが成す角度以下であることが好ましい。すなわち、ＸＹ平面内方向（仮想面内方向）において、受光素子１３Ａの受光面に対する法線方向と垂直二等分線Ｌ１１とが成す角度と、受光素子１３Ｂの受光面に対する法線方向と垂直二等分線Ｌ１１とが成す角度とは等しいが、受光素子１３Ａの受光面に対する法線方向と垂直二等分線Ｌ１１とが成す角度は、受光素子１３Ｂの受光面に対する法線方向と垂直二等分線Ｌ１１とが成す角度未満であることが好ましい。同様に、本形態では、ＸＹ平面内方向（仮想面内方向）において、受光素子１３Ｄの受光面に対する法線方向と垂直二等分線Ｌ１１とが成す角度と、受光素子１３Ｃの受光面に対する法線方向と垂直二等分線Ｌ１１とが成す角度とは等しいが、受光素子１３Ｄの受光面に対する法線方向と垂直二等分線Ｌ１１とが成す角度は、受光素子１３Ｃの受光面に対する法線方向と垂直二等分線Ｌ１１とが成す角度未満であることが好ましい。
【００４６】
（受発光ユニットの詳細構成）
図７は、図２に示す受発光ユニットの主要部を示す説明図である。図８は、図７に示す光源部の構成を模式的に示す説明図であり、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。
【００４７】
図７に示すように、受発光ユニット１５Ａ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およびライトガイドＬＧを備えている。受発光ユニット１５Ｂも、受発光ユニット１５Ａ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およびライトガイドＬＧを備えている。
【００４８】
より具体的には、図８に示すように、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。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、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の外周面および内周面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。受発光ユニット１５Ｂも、受発光ユニット１５Ａと同様な構成を有しているため、説明を省略する。なお、図１等を参照して説明した受発光ユニット１５Ｃ、１５Ｄは、受発光ユニット１５Ａ、１５Ｂと同一の構成を有しているため、説明を省略する。
【００４９】
（位置検出部等の構成）
図９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る。本形態の光学式位置検出装置１０において、図１〜図８を参照して説明した受発光ユニット１５Ａ、受発光ユニット１５Ｂ、受発光ユニット１５Ｃおよび受発光ユニット１５Ｄは各々、図９に示す制御用ＩＣ７０に電気的接続されている。ここで、制御用ＩＣ７０は、１つの受発光ユニットに対応するように構成される場合、あるいは複数の受発光ユニットに対応するように構成される場合があり、図９には、制御用ＩＣ７０が１つの受発光ユニットに対応するように構成される場合を例示してある。このため、本形態では、制御用ＩＣ７０として制御用ＩＣ７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ、７０Ｄからなる４つの制御用ＩＣが用いられ、かかる制御用ＩＣ７０は各々、受発光ユニット１５Ａ、受発光ユニット１５Ｂ、受発光ユニット１５Ｃおよび受発光ユニット１５Ｄに電気的接続されている。また、４つの制御用ＩＣ７０は、同一構成を有しており、共通の制御装置６０に電気的接続されている。
【００５０】
４つの制御用ＩＣ７０のうち、制御用ＩＣ７０Ａ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ＩＣ７０Ａ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光源部１２Ａの光源１２０（第１光源１２１および第２光源１２２）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。
【００５１】
また、制御用ＩＣ７０Ａは、受光素子１３Ａ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を制御して光源部１２Ａの光源１２０（第１光源１２１および第２光源１２２）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。
【００５２】
他の制御用ＩＣ７０Ｂ、７０Ｃ、７０Ｄも、第１制御用ＩＣ７０Ａと同様な構成を有している。かかる４つの制御用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。
【００５３】
座標データ取得部５５は、後述する原理により、受発光ユニット１５Ａ、１５Ｂによって検出対象空間１０Ｒabにおける対象物体Ｏｂの座標データ（ＸＹ座標データ）を取得する第１座標データ取得部５５１と、受発光ユニット１５Ｃ、１５Ｄによって検出対象空間１０Ｒcdにおける対象物体Ｏｂの座標データ（ＸＹ座標データ）を取得する第２座標データ取得部５５２とを有している。また、座標データ取得部５５は、第１座標データ取得部５５１および第２座標データ取得部５５２で取得した結果に基づいて対象物体Ｏｂの座標データ（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。
【００５４】
（座標検出原理）
図１０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１０（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１１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の角度位置を検出する原理を示す説明図である。
【００５５】
本形態の光学式位置検出装置１０において、検出対象空間１０Ｒabにおける対象物体Ｏｂの座標データ（ＸＹ座標データ）を検出するには、制御用ＩＣ７０Ａの光源駆動部５１は、受発光ユニット１５Ａの光源部１２Ａを駆動して、検出光Ｌ２の出射強度が検出光出射角度範囲θａの一方側から他方側に向かって減少する第１点灯動作と、検出光Ｌ２の出射強度が検出光出射角度範囲θａの他方側から一方側に向かって減少する第２点灯動作とを行わせる。また、制御用ＩＣ７０Ｂの光源駆動部５１は、受発光ユニット１５Ｂの光源部１２Ｂを駆動して、検出光Ｌ２の出射強度が検出光出射角度範囲θｂの一方側から他方側に向かって減少する第１点灯動作と、検出光Ｌ２の出射強度が検出光出射角度範囲θｂの他方側から一方側に向かって減少する第２点灯動作とを行わせる。
【００５６】
より具体的には、制御用ＩＣ７０Ａの光源駆動部５１は、第１点灯動作時には、受発光ユニット１５Ａの光源部１２Ａにおいて、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８（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。また、制御用ＩＣ７０Ａの光源駆動部５１は、第２点灯動作時には、受発光ユニット１５Ａの光源部１２Ａにおいて第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８（ａ）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。
【００５７】
なお、制御用ＩＣ７０Ｂの光源駆動部５１は、受発光ユニット１５Ｂの光源部１２Ｂに対して、第１光源モジュール１２６の第１光源１２１が点灯した第１点灯動作と、第２光源モジュール１２７の第２光源１２２が点灯した第２点灯動作時とを行わせ、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を形成する。
【００５８】
従って、以下に説明するように、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、光源部１２Ａおよび光源部１２Ｂの位置が固定であるので、検出対象空間１０Ｒabにおける対象物体Ｏｂの座標データ（ＸＹ座標データ）を検出することができる。
【００５９】
（対象物体Ｏｂの角度位置の検出）
まず、受発光ユニット１５Ａの光源部１２Ａによって、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１０（ａ）に線Ｅ１で示す関係にある。また、受発光ユニット１５Ａの光源部１２Ａによって、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１０（ａ）に線Ｅ２で示す関係にある。ここで、図１０（ｂ）および図１１に示すように、光源部１２Ａの中心ＰＥ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素子１３Ａでの検出強度と、第２光強度分布ＬＩＤ２を形成した際の受光素子１３Ａ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１０（ｂ）および図１１に示すように、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）を求めることができる。
【００６０】
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、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素子１３Ａ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素子１３Ａでの検出強度とが等しくなるように、第１光源１２１および第２光源１２２を駆動した際の駆動電流を調整した際の駆動電流の比や、駆動電流の調整量の比から対象物体Ｏｂが位置する方向の角度θ（角度θ１）を求める。
【００６１】
より具体的には、まず、図９に示す制御用ＩＣ７０Ａ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９に示す位置検出部５０の受光量測定部７３および調整量算出部７４は、第１点灯動作時の受光素子１３Ａの受光強度ＩＮＴａと、第２点灯動作時の受光素子１３Ａの受光強度ＩＮＴｂとを比較し、受光強度ＩＮＴａ、ＩＮＴｂが相違している場合、第１点灯動作時の受光素子１３Ａの受光強度ＩＮＴａと、第２点灯動作時の受光素子１３Ａの受光強度ＩＮＴｂとが等しくなるように、第１光源１２１および第２光源１２２に供給する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点灯動作時の受光素子１３Ａの受光強度ＩＮＴａと、第２点灯動作時の受光素子１３Ａの受光強度ＩＮＴｂとが等しければ、図９に示す第１座標データ取得部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、駆動電流の調整量の比から対象物体Ｏｂが位置する方向の角度θ（角度θ１）を求める。
【００６２】
かかる動作を受発光ユニット１５Ｂの光源部１２Ｂにおいても行えば、図９に示す第１座標データ取得部５５１は、図１０（ｂ）および図１１に示すように、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）を求めることができる。それ故、第１座標データ取得部５５１は、受発光ユニット１５Ａで求めた角度θ（角度θ１）と、受発光ユニット１５Ｂで求めた角度θ（角度θ２）との交点を求め、かかる交点に相当する位置を、検出対象空間１０Ｒにおける対象物体Ｏｂの座標データ（ＸＹ座標データ）とする。
【００６３】
また、同様な動作を第２ユニット対１１cdの受発光ユニット１５Ｃおよび受発光ユニット１５Ｄで行えば、第２座標データ取得部５５２は、検出対象空間１０Ｒにおける対象物体Ｏｂの座標データ（ＸＹ座標データ）を検出することができる。
【００６４】
ここで、検出対象空間１０Ｒは、第１ユニット対１１abによる位置検出が行われる検出対象空間１０Ｒabと、第２ユニット対１１cdによる位置検出が行われる検出対象空間１０Ｒcdとに分割されている。このため、対象物体Ｏｂが検出対象空間１０Ｒab内にあるときは、第２ユニット対１１cdでの受光強度はゼロか、著しく低レベルであり、対象物体Ｏｂが検出対象空間１０Ｒcd内にあるときは、第１ユニット対１１abでの受光強度はゼロか、著しく低レベルである。それ故、座標データ確定部５５３は、第１ユニット対１１abでの受光強度および第２ユニット対１１cdでの受光強度に基づいて、対象物体Ｏｂが検出対象空間１０Ｒabおよび検出対象空間１０Ｒcdの何れかにあるかを判定できるとともに、対象物体Ｏｂの座標データを検出することができる。
【００６５】
また、対象物体Ｏｂが検出対象空間１０Ｒabおよび検出対象空間１０Ｒcdの各々に存在する場合、第１ユニット対１１abでの受光強度および第２ユニット対１１cdでの受光強度の双方が高い。従って、座標データ確定部５５３は、第１ユニット対１１abでの検出結果に基づいて検出対象空間１０Ｒab内に位置する対象物体Ｏｂの座標データを取得し、第２ユニット対１１cdでの検出結果に基づいて検出対象空間１０Ｒcd内に位置する対象物体Ｏｂの座標データを取得する。
【００６６】
（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においては、受発光ユニット１５Ａ〜１５Ｄの各光源部１２Ａ〜１２Ｄから仮想面に沿うように検出光Ｌ２を放射状に出射し、かかる検出光Ｌ２を利用して位置検出を行う。このため、広い範囲にわたって、検出光Ｌ２を比較的強い強度で出射することができる。また、受発光ユニット１５Ａ（第３受発光ユニット）と受発光ユニット１５Ｂ（第１受発光ユニット）とからなる第１ユニット対１１abにおいて、光源部（光源部１２Ａおよび光源部１２Ｂ）が出射する検出光Ｌ２の出射角度範囲（検出光出射角度範囲θａ、θｂ）が重なっている。従って、２つの受発光ユニット（受発光ユニット１５Ａおよび受発光ユニット１５Ｂ）の各々において、対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ２を受光して対象物体Ｏｂが存在する角度方向を検出すれば、対象物体Ｏｂの位置を検出することができる。ここで、光学式位置検出装置１０は、ユニット対をもう一組備えており、もう一組の第２ユニット対１１cdの受発光ユニット１５Ｃ（第２受発光ユニット）および受発光ユニット１５Ｄ（第４受発光ユニット）の各々においても、対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ２を受光して対象物体Ｏｂが存在する角度方向を検出し、対象物体Ｏｂの位置を検出する。このため、第１ユニット対１１abによる検出対象空間１０Ｒabと、第２ユニット対１１cdによる検出対象空間１０Ｒcdとを連続させるだけで、広い検出対象空間１０Ｒを実現することができる。逆にいえば、広い検出対象空間１０Ｒを、第１ユニット対１１abによる検出対象空間１０Ｒabと、第２ユニット対１１cdによる検出対象空間１０Ｒcdとに分割することができる。従って、検出対象空間１０Ｒが広い場合でも、検出対象空間１０Ｒ全体に十分な強度で検出光Ｌ２を照射することができる。また、検出対象空間１０Ｒを分割したため、各受光素子（受光素子１３Ａ〜１３Ｄ）が担う角度範囲が比較的狭くてよいので、受光素子は、比較的感度が高い角度範囲から入射する検出光を受光すればよい。それ故、検出対象空間１０Ｒが広い場合でも、対象物体Ｏｂの位置検出精度が高い。
【００６７】
また、受発光ユニット１５Ｂ（第１受発光ユニット）の受光素子１３Ｂ（第１受光素子）と、受発光ユニット１５Ｃ（第２受発光ユニット）の受光素子１３Ｃ（第２受光素子）とは、Ｚ軸方向でずれた位置でＺ軸方向からみたときに重なるように設けられている。このため、受光素子１３Ｂ、１３Ｃを互いに近接する位置に設けても、Ｚ軸方向からみたとき、受光素子１３Ｂの受光角度範囲と受光素子１３Ｃの受光角度範囲とを部分的に重ねることができるので、受光角度範囲に死角が発生しない。それ故、検出対象空間１０Ｒを広げた場合でも、検出対象空間１０Ｒの全体にわたって対象物体Ｏｂの位置を高い精度をもって光学的に検出することができる。
【００６８】
また、受発光ユニット１５Ａと受発光ユニット１５ＤとはＸ軸方向で離間し、受発光ユニット１５Ｂおよび受発光ユニット１５Ｃは、Ｚ軸方向で重なる位置に配置されている。また、受発光ユニット１５Ａ、１５Ｄは、受発光ユニット１５Ｂ、１５ＣよりＸ軸方向の外側に位置する。このため、４つの受発光ユニット１５Ａ〜１５Ｄを比較的近接した位置に配置した場合でも、受発光ユニット１５Ａ、１５Ｄから検出対象空間１０Ｒに向けて出射された検出光Ｌ２が受発光ユニット１５Ｂ、１５Ｃによって遮られにくい。それ故、４つの受発光ユニット１５Ａ〜１５Ｄを検出対象空間１０Ｒの長手方向の略中央位置に配置しても、死角が発生しない。
【００６９】
また、各受光素子１３Ａ〜１３Ｄの受光感度ピークが位置する角度方向（受光面に対する法線方向）と垂直二等分線Ｌ１１とが成す角度を６０°以下に設定してある。このため、垂直二等分線Ｌ１１を検出対象空間１０Ｒabと検出対象空間１０Ｒcdとの境界とした場合でも、受光素子１３Ａ〜１３Ｄは、半値角度内の感度が比較的高い角度範囲から入射する検出光Ｌ２を受光すればよいので、対象物体Ｏｂの位置検出精度が高い。
【００７０】
また、受光素子１３Ａの受光感度ピークが位置する角度方向と垂直二等分線Ｌ１１とが成す角度は、受光素子１３Ｂの受光感度ピークが位置する角度方向と垂直二等分線Ｌ１１とが成す角度以下である。また、受光素子１３Ｄの受光感度ピークが位置する角度方向と垂直二等分線Ｌ１１とが成す角度は、受光素子１３Ｃの受光感度ピークが位置する角度方向と垂直二等分線Ｌ１１とが成す角度以下である。このため、受発光ユニット１５Ａ、１５Ｄが担当する検出対象角度範囲が受発光ユニット１５Ｂ、１５Ｃが担当する検出対象角度範囲より広い場合でも、受光素子１３Ａ、１３Ｄは、半値角度内の感度が比較的高い角度範囲から入射する検出光Ｌ２を受光すればよいので、対象物体Ｏｂの位置検出精度が高い。
【００７１】
また、光源部１２Ａ〜１２Ｄは、円弧状に延在するライトガイドＬＧと、ライトガイドＬＧの端部からライトガイドＬＧの内部に検出光Ｌ２を入射させる光源１２０とを備えている。このため、検出光Ｌ２の出射強度が出射角度範囲の一方側から他方側に向かって連続的に変化するので、検出対象空間１０Ｒの全体にわたって高い検出精度を実現することができる。
【００７２】
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に画像が表示されている場合でも、検出光Ｌ２が画像の視認を妨げないという利点がある。
【００７３】
［実施の形態１の変形例］
図１２は、本発明の実施の形態１の変形例に係る光学式位置検出装置１０の構成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。
【００７４】
実施の形態１では、各受発光ユニットの光源部（光源部１２Ａ、光源部１２Ｂ、光源部１２Ｃおよび光源部１２Ｄ）はいずれも、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とを備えている構成であったが、本形態では、光源部１２Ａ、光源部１２Ｂ、光源部１２Ｃおよび光源部１２Ｄはいずれも、１つの光源モジュールからなる。より具体的には、図１２に示すように、受発光ユニット１５Ａの光源部１２Ａは、１つのライトガイドＬＧの一方の端部ＬＧ１および他方の端部ＬＧ２の各々に光源１２０（第１光源１２１および第２光源１２２）が配置されている。また、受発光ユニット１５Ｂの光源部１２Ｂも、光源部１２Ａと同様、１つのライトガイドＬＧの一方の端部ＬＧ１および他方の端部ＬＧ２の各々に光源１２０（第１光源１２１および第２光源１２２）が配置されている。なお、図示を省略するが、受発光ユニット１５Ｃ、１５Ｄは、受発光ユニット１５Ａ、１５Ｂと同一の構成を有している。その他の構成は実施の形態１と同様である。
【００７５】
かかる構成でも、第１点灯動作時に第１光源１２１が点灯すると、図８（ａ）および図１０（ａ）に示す第１光強度分布ＬＩＤ１を形成することができ、第２点灯動作時に第２光源１２２が点灯すると、図８（ｂ）および図１０（ｂ）に示す第２光強度分布ＬＩＤ２を形成することができる。なお、本形態の場合、光源部１２Ａ〜１２Ｄの放射中心に受光素子１３Ａ〜１３Ｄを配置すると、受光素子１３Ａ〜１３Ｄへの反射光Ｌ３の入射が光源部１２Ａ〜１２Ｄによって妨げられる。従って、受光素子１３Ａ〜１３Ｄは、光源部１２Ａ〜１２Ｄの放射中心にＺ軸方向で重なる位置に配置されることになる。
【００７６】
［実施の形態２］
図１３は、本発明の実施の形態２に係る光学式位置検出装置１０の主要部を模式的に示す説明図である。図１４は、本発明の実施の形態２に係る光学式位置検出装置１０の光源部の説明図である。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。
【００７７】
実施の形態１では、光源部にライトガイド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。
【００７８】
より具体的には、図１３に示すように、受発光ユニット１５Ａの光源部１２Ａは、複数の光源１２０（複数の第１光源１２１および複数の第２光源１２２）と、複数の光源１２０が長さ方向に所定の間隔で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）で半円弧形状に湾曲した形状を有している。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にはいずれも、ＬＥＤが用いられている。
【００７９】
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の上半部を構成する半円弧状の凸曲面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から突出する半円状の鍔部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の下半部を構成する半円弧状の凸曲面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から突出する半円状の鍔部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。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の奥にフォトダイオードを備えた受光素子１３Ａが配置されている。
【００８０】
また、受発光ユニット１５Ｂの光源部１２Ｂも、光源部１２Ａと同様、フレキシブル基板１８０に実装された複数の光源１２０を備えている。なお、図示を省略するが、受発光ユニット１５Ｃ、１５Ｄは、受発光ユニット１５Ａ、１５Ｂと同一の構成を有している。その他の構成は実施の形態１と同様である。
【００８１】
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とを異なるタイミングで点灯させる。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点灯動作では、図１４（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。
【００８２】
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点灯動作では、図１４（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。
【００８３】
それ故、第１点灯動作および第２点灯動作を受発光ユニット１５Ａの光源部１２Ａ、受発光ユニット１５Ｂの光源部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。また、第１点灯動作および第２点灯動作を受発光ユニット１５Ｃの光源部１２Ｃ、受発光ユニット１５Ｄの光源部１２Ｄ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、および複数の第２光源１２２に供給する駆動電流の和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。かかる実施の形態２によれば、光源部から離間した位置に対しても十分な強度をもって検出光を出射することができるという利点がある。
【００８４】
［実施の形態２の変形例］
図１５は、本発明の実施の形態２の変形例に係る光学式位置検出装置１０の構成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２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。
【００８５】
実施の形態２では、第１点灯動作では第１光源１２１を点灯させ、第２点灯動作では第２光源１２２を点灯させたが、本形態では、図１５に示すように、受発光ユニット１５Ａの光源部１２Ａ、および受発光ユニット１５Ｂの光源部１２Ｂのいずれにおいても、１系統の光源１２０のみが用いられている。なお、図示を省略するが、受発光ユニット１５Ｃ、１５Ｄは、受発光ユニット１５Ａ、１５Ｂと同一の構成を有している。その他の構成は実施の形態１と同様である。
【００８６】
かかる構成でも、第１点灯動作時と第２点灯動作時において光源１２０に供給する駆動電流を変えれば、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。すなわち、第１点灯動作では、図１４（ａ）に出射強度の高低を矢印Ｐａで示すように、フレキシブル基板１８０の長さ方向の一方側の端部が位置する側から他方側の端部が位置する側に向かって光源１２０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、フレキシブル基板１８０の長さ方向の一方側の端部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。また、第２点灯動作では、図１４（ｂ）に出射強度の高低を矢印Ｐｂで示すように、フレキシブル基板１８０の長さ方向の他方側の端部が位置する側から一方側の端部が位置する側に向かって光源１２０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２光強度分布ＬＩＤ２では、フレキシブル基板１８０の長さ方向の他方側の端部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。
【００８７】
それ故、第１点灯動作および第２点灯動作を光源部１２Ａおよび光源部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、第１点灯動作における光源１２０への駆動電流の和、および第２点灯動作における光源１２０への駆動電流の和に基づいて対象物体Ｏｂの角度位置を検出すればよい。なお、本形態の場合、光源部１２Ａ〜１２Ｄの放射中心に受光素子１３Ａ〜１３Ｄを配置すると、受光素子１３Ａ〜１３Ｄへの反射光Ｌ３の入射が光源部１２Ａ〜１２Ｄによって妨げられる。従って、受光素子１３Ａ〜１３Ｄは、光源部１２Ａ〜１２Ｄの放射中心にＺ軸方向で重なる位置に配置されることになる。
【００８８】
［他の実施の形態］
図１６は、本発明の他の実施形態に係る光学式位置検出装置１０に用いた受発光ユニットの説明図である。上記実施の形態では、受光素子１３Ｂ、１３Ｃの各々に光源部１２Ｂ、１２Ｃを設けて受発光ユニット１５Ｂ、１５Ｃを構成したが、図１６に示すように、受光素子１３Ｂ（第１受光素子）および受光素子１３Ｃ（第２受光素子）に共通の光源部１２を設けて受発光ユニット１５を構成してもよい。
【００８９】
［位置検出システムの構成］
（位置検出システム１の具体例１）
図１７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、本形態の位置検出システム１において、光学式位置検出装置１０の構成は、図１〜図１６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。
【００９０】
図１〜図１６を参照して説明した位置検出システム１は、図１７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１６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。
【００９１】
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指先等の対象物体Ｏｂを接近させれば、かかる対象物体Ｏｂの位置を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。
【００９２】
（位置検出システム１の具体例２）
図１８を参照して、視認面構成部材４０としてスクリーンを用い、位置検出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１８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、本形態の位置機能付き投射型表示システムにおいて、光学式位置検出装置１０の構成は、図１〜図１６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。
【００９３】
図１８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。
【００９４】
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指先等の対象物体Ｏｂを接近させれば、かかる対象物体Ｏｂの位置を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。
【００９５】
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。
【００９６】
（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。
【００９７】
また、視認面構成部材は、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】
【００９８】
１・・位置検出システム、１０・・光学式位置検出装置、１０Ｒ、１０Ｒab、１０Ｒcd・・検出対象空間、１２Ａ・・光源部（第３光源部）、１２Ｂ・・光源（第１光源部）、１２Ｃ・・光源部（第２光源部）、１２Ｄ・・光源部（第４光源部）、１３Ａ・・受光素子（第３受光素子）、１３Ｂ・・受光素子（第１受光素子）、１３Ｃ・・受光素子（第２受光素子）、１３Ｄ・・受光素子（第４受光素子）、１５Ａ・・受発光ユニット（第３受発光ユニット）、１５Ｂ・・受発光ユニット（第１受発光ユニット）、１５Ｃ・・受発光ユニット（第２受発光ユニット）、１５Ｄ・・受発光ユニット（第４受発光ユニット）、４０・・視認面構成部材、４１・・視認面、５０・・位置検出部、１１０・・表示装置、１２０・・光源、１２１・・第１光源、１２２・・第２光源、１００・・入力機能付き表示システム、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素子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素子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、複数の点光源のうちの一部の点光源が点灯した際の受光素子での受光強度と、他の一部の点光源が点灯した際の受光素子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、特許文献１〜３に記載の光学式位置検出装置においては、対象物体の位置を検出可能な範囲が狭いという問題点がある。すなわち、特許文献１に記載の光学式位置検出装置では、点光源から出射された検出光を利用する。このため、検出光の出射角度範囲自体が狭いため、対象物体の位置を検出可能な範囲が狭い。また、特許文献２、３に記載の光学式位置検出装置では、点光源から出射された検出光を、導光板を介して出射するため、比較的広い範囲にわたって検出光を出射することができるが、検出光が導光板内部を伝播する際の減衰を避けることができない。従って、広い範囲にわたって所定の光強度分布を十分な強度レベルをもって形成することが困難であるので、対象物体の位置を検出可能な範囲が狭い。
【０００６】
ここに本願発明者は、光源部から仮想面に沿うように検出光を放射状に出射し、対象物体で反射してきた光を受光素子で検出する方式を採用することにより、検出対象空間を拡張することを検討している。しかしながら、かかる方式の場合、受光素子には広い角度範囲から光が入射することになり、受光素子が入射角度によって感度が変動するような感度指向性を有している場合、感度が低い角度方向に対象物体が位置すると、検出精度が低下するという問題点がある。
【０００７】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、広い範囲にわたって対象物体の位置を高い精度で検出することのできる光学式位置検出装置、およびかかる光学式位置検出装置を備えた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】
【０００８】
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、互いに直交する第１方向および第２方向によって規定される仮想面に沿って検出光を放射状に出射する光源部と、前記仮想面に直交する第３方向からみたとき前記検出光の放射中心と重なる位置に設けられ、対象物体で反射した前記検出光を受光する受光素子と、該受光素子での受光強度に基づいて前記対象物体の位置を検出する位置検出部と、を有し、前記受光素子として、第１受光素子と、該第１受光素子に対して前記第３方向の一方側に配置されて当該第３方向からみたときに前記第１受光素子に重なり、前記仮想面内方向において受光面に対する法線方向が前記第１受光素子と相違する第２受光素子と、を有していることを特徴とする。
【０００９】
本発明では、光源部から仮想面に沿うように検出光を放射状に出射するため、広い範囲にわたって、検出光を比較的強い強度で出射することができる。また、本発明では、受光素子として、受光面に対する法線方向が相違する第１受光素子および第２受光素子を有しているため、広い角度範囲にわたって高い受光感度を有している。このため、広い範囲にわたって対象物体の位置を高い精度をもって光学的に検出することができる。ここで、第１受光素子と第２受光素子とは、第３方向でずれた位置で第３方向からみたときに重なるように設けられている。このため、第１受光素子と第２受光素子とを互いに近接する位置に設けても、第３方向からみたとき、第１受光素子の受光角度範囲と第２受光素子の受光角度範囲とを部分的に重ねることができるので、受光角度範囲に死角が発生しない。それ故、検出対象空間を広げた場合でも、検出対象空間の全体にわたって対象物体の位置を高い精度をもって光学的に検出することができる。
【００１０】
本発明において、前記光源部として、前記第１受光素子の受光角度範囲と少なくとも一部が重なる角度範囲を検出光出射角度範囲とする第１光源部と、前記第２受光素子の受光角度範囲と少なくとも一部が重なる角度範囲を検出光出射角度範囲とする第２光源部と、が設けられ、前記第３方向からみたとき、前記第１光源部から出射される前記検出光の前記検出光の放射中心と、前記第２光源部から出射される前記検出光の前記検出光の放射中心とが重なっている構成を採用することができる。
【００１１】
本発明において、前記第１光源部と前記第２光源部とは、前記第３方向の異なる位置に設けられていることが好ましい。かかる構成によれば、第３方向からみたとき、第１光源部の出射角度範囲と第２光源部の出射角度範囲とを部分的に重ねることができるので、出射角度範囲に死角が発生しない。それ故、検出対象空間を広げた場合でも、検出対象空間の全体にわたって対象物体の位置を高い精度をもって光学的に検出することができる。
【００１２】
本発明において、前記第１受光素子および前記第１光源部は、第１受発光ユニットを構成し、前記第２受光素子および前記第２光源部は、第２受発光ユニットを構成している構成を採用することができる。
【００１３】
本発明において、前記光源部として、さらに、前記第１光源部の検出光出射角度範囲と少なくとも一部が重なる角度範囲に検出光を放射状に出射する第３光源部と、前記第２光源部の検出光出射角度範囲と少なくとも一部が重なる角度範囲に検出光を放射状に出射する第４光源部と、が設けられ、前記受光素子として、さらに、前記第３光源部の検出光出射角度範囲と少なくとも一部が重なる角度範囲を受光角度範囲とし、前記第３方向からみたとき前記第３光源部から出射される前記検出光の放射中心と重なる第３受光素子と、前記第４光源部の検出光出射角度範囲と少なくとも一部が重なる角度範囲を受光角度範囲とし、前記第３方向からみたとき前記第４光源部から出射される前記検出光の放射中心と重なる第４受光素子と、が設けられ、前記第３受光素子および前記第３光源部は、前記第１受発光ユニットに対して前記第２方向の一方側で離間する位置で第３受発光ユニットを構成し、前記第４受光素子および前記第４光源部は、前記第３受発光ユニットに対して前記第１方向の一方側で離間する位置で第４受発光ユニットを構成しており、前記第１受発光ユニットおよび前記第２受発光ユニットは、前記第３受発光ユニットと前記第４受発光ユニットとを結んで前記第１方向に延びる仮想の線分に対する垂直二等分線上において前記線分から前記第２方向の他方側に離間する位置に設けられていることが好ましい。かかる構成によれば、各受発光ユニットによる検出対象空間を連続させるだけで、広い検出対象空間を実現することができる。逆にいえば、広い検出対象空間を、一方の受発光ユニットの対（第１受発光ユニットおよび第３受発光ユニット）による検出対象空間と、他方の受発光ユニットの対（第２受発光ユニットおよび第４受発光ユニット）による検出対象空間とに分割することができる。従って、検出対象空間が広い場合でも、検出対象空間全体に十分な強度で検出光を照射することができる。また、検出対象空間を分割したため、各受光素子が担う角度範囲が比較的狭くてよいので、受光素子は、比較的感度が高い角度範囲から入射する検出光を受光すればよい。それ故、検出対象空間が広い場合でも、対象物体の位置検出精度が高い。また、第３受発光ユニットと第４受発光ユニットとは第１方向で離間し、第１受発光ユニットおよび第２受発光ユニットは、第３受発光ユニットと第４受発光ユニットとを結ぶ仮想の線分に対する垂直二等分線上において線分から第２方向の他方側に離間する位置に設けられている。このため、４つの受発光ユニット（第１受発光ユニット、第２受発光ユニット、第３受発光ユニットおよび第４受発光ユニット）を互いに比較的近接した位置に配置した場合でも、第３受発光ユニットおよび第４受発光ユニットから第２方向の他方側に検出光を出射した際、検出光が第１受発光ユニットおよび第２受発光ユニットによって遮られにくい。
【００１４】
本発明では、前記仮想面内方向において、前記第１受光素子の受光面に対する法線方向と前記垂直二等分線とが成す角度、前記第２受光素子の受光面に対する法線方向と前記垂直二等分線とが成す角度、前記第３受光素子の受光面に対する法線方向と前記垂直二等分線とが成す角度、および前記第４受光素子の受光面に対する法線方向と前記垂直二等分線とが成す角度は６０°以下であることが好ましい。受光素子に一般的なフォトダイオードを用いると、その半値角度は通常６０°である。それ故、受光素子は、半値角度内の感度が比較的高い角度範囲から入射する検出光を受光すればよいので、対象物体の位置検出精度が高い。
【００１５】
本発明では、前記仮想面内方向において、前記第３受光素子の受光面に対する法線方向と前記垂直二等分線とが成す角度は、前記第１受光素子の受光面に対する法線方向と前記垂直二等分線とが成す角度以下であり、前記第４受光素子の受光面に対する法線方向と前記垂直二等分線とが成す角度は、前記第２受光素子の受光面に対する法線方向と前記垂直二等分線とが成す角度以下であることが好ましい。かかる構成によれば、第３受発光ユニットおよび第４受発光ユニットが担当する検出対象角度範囲が第１受発光ユニットおよび第２受発光ユニットが担当する検出対象角度範囲より広い場合でも、第３受光素子および第４受光素子は、半値角度内の感度が比較的高い角度範囲から入射する検出光を受光すればよいので、対象物体の位置検出精度が高い。
【００１６】
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。
【００１７】
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、光学式位置検出装置として、本発明に係る光学式位置検出装置を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、光学式位置検出装置として、本発明に係る光学式位置検出装置を用いることができる。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】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置を検出光の出射空間側の斜め方向からみたときの説明図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置に用いた受発光ユニットの説明図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置を検出光の出射空間側の正面からみたときの説明図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置に用いた一方のユニット対の説明図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置に用いた他方のユニット対の説明図である。
【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用いた受光素子の受光感度の入射角度依存性を示す説明図である。
【図７】図４に示す受発光ユニットの主要部を示す説明図である。
【図８】図７に示す光源部の構成を模式的に示す説明図である。
【図９】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１０】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１１】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角度位置を検出する原理を示す説明図である。
【図１２】本発明の実施の形態１の変形例に係る光学式位置検出装置の構成を示す説明図である。
【図１３】本発明の実施の形態２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１４】本発明の実施の形態２に係る光学式位置検出装置の光源部の説明図である。
【図１５】本発明の実施の形態２の変形例に係る光学式位置検出装置の構成を示す説明図である。
【図１６】本発明の他の実施形態に係る光学式位置検出装置に用いた受発光ユニットの説明図である。
【図１７】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１８】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】
【００１９】
次に、添付図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明においては、互いに直交する方向をＸ軸方向およびＹ軸方向とし、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に直交する方向をＺ軸方向とする。また、本発明における「第１方向」をＸ軸方向とし、「第２方向」をＹ軸方向とし、「第３方向」をＺ軸方向として説明する。また、以下に参照する図面では、Ｘ軸方向の一方側をＸ１側とし、他方側をＸ２側とし、Ｙ軸方向の一方側をＹ１側とし、他方側をＹ２側とし、Ｚ軸方向の一方側をＺ１側とし、他方側をＺ２側として表してある。また、受発光ユニットに対して一方の側に検出対象空間が設定されているが、以下の説明において、かかる「一方の側」はＹ軸方向の他方側Ｙ２である。
【００２０】
また、実施の形態１等においては、受発光ユニット、光源部および受光素子が４つずつ設けられているが、本発明における各構成と、実施の形態１等における各構成とは以下の関係になっている。
受発光ユニット
第１受発光ユニット＝受発光ユニット１５Ｂ
第２受発光ユニット＝受発光ユニット１５Ｃ
第３受発光ユニット＝受発光ユニット１５Ａ
第４受発光ユニット＝受発光ユニット１５Ｄ
光源部
第１光源部＝光源部１２Ｂ
第２光源部＝光源部１２Ｃ
第３光源部＝光源部１２Ａ
第４光源部＝光源部１２Ｄ
光源部
第１受光素子＝受光素子１３Ｂ
第２受光素子＝受光素子１３Ｃ
第３受光素子＝受光素子１３Ａ
第４受光素子＝受光素子１３Ｄ
【００２１】
［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を検出光の出射空間側の斜め方向からみたときの説明図である。
【００２２】
図１において、本形態の位置検出システム１は、情報が視認される視認面４１を備えた視認面構成部材４０と、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の位置を検出する光学式位置検出装置１０とを有しており、視認面４１はＸＹ平面に沿って広がっている。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、後述する検出対象空間１０Ｒ内における対象物体ＯｂのＸＹ平面における位置（ＸＹ座標）を検出する入力機能付き表示システム等として用いることができる。
【００２３】
光学式位置検出装置１０は、受発光ユニット１５Ａ、受発光ユニット１５Ｂ、受発光ユニット１５Ｃ、および受発光ユニット１５Ｄからなる４つの受発光ユニットを有している。かかる受発光ユニット１５Ａ、受発光ユニット１５Ｂ、受発光ユニット１５Ｃ、および受発光ユニット１５Ｄは、視認面構成部材４０に対してＹ軸方向の一方側Ｙ１において、視認面構成部材４０においてＸ軸方向に延在する長辺部分の略中央位置にカバー１６の内部に纏めて配置され、視認面構成部材４０の視認面４１よりＺ軸方向の一方側Ｚ１に突出した位置にある。また、受発光ユニット１５Ａ〜１５Ｄは、以下に説明するように、視認面４１に沿う仮想面（ＸＹ平面）に沿って検出光Ｌ２を出射する光源部１２Ａ〜１２Ｄと、受光素子１３Ａ〜１３Ｄとを備えている。従って、受発光ユニット１５Ａ、受発光ユニット１５Ｂ、受発光ユニット１５Ｃ、および受発光ユニット１５Ｄは、光源部１２Ａ〜１２Ｄから検出光Ｌ２を出射した際、対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ２（反射光Ｌ３）を受光素子１３Ａ〜１３Ｄにより受光可能であり、光学式位置検出装置１０では、光源部１２Ａ〜１２Ｄから検出光Ｌ２が出射される空間（検出光出射空間／視認面４１に沿う空間）が、対象物体Ｏｂの位置を検出する検出対象空間１０Ｒに設定されている。
【００２４】
（受発光ユニットの構成）
図２は、本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置１０に用いた受発光ユニット１５Ａ〜１５Ｄの説明図であり、図２（ａ）、（ｂ）は、受発光ユニット１５Ａ〜１５Ｄの概略構成を示す説明図、および受発光ユニット１５Ｂ、１５Ｃの受光素子１３Ｂ、１３Ｃ（第１受光素子および第２受光素子）をＺ軸方向の一方側Ｚ１からみたときの説明図である。図３は、本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置１０を反射光Ｌ３の出射空間側の正面からみたときの説明図である。図４は、本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置１０に用いた一方のユニット対の説明図であり、図４（ａ）、（ｂ）は、当該ユニット対からの検出光Ｌ２の出射角度範囲を示す説明図、および当該ユニット対での検出光の受光角度範囲を示す説明図である。図５は、本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置１０に用いた他方のユニット対の説明図であり、図５（ａ）、（ｂ）は当該ユニット対からの検出光Ｌ２の出射角度範囲を示す説明図、および当該ユニット対での検出光の受光角度範囲を示す説明図である。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に用いた受光素子１３Ａ〜１３Ｄの受光感度の入射角度依存性（感度指向性）を示す説明図である。
【００２５】
図１および図２（ａ）に示すように、受発光ユニット１５Ａ〜１５Ｄにおいて、受発光ユニット１５Ａは、Ｚ軸方向からみたときに扇形形状を有する光源支持部材１５０を有しており、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と第２光源支持部材１５２との間には光源部１２Ａが構成されている。第１光源支持部材１５１および第２光源支持部材１５２は各々、半円状の鍔部１５６ａ、１５６ｂを備えており、かかる鍔部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】
本形態において、光源部１２Ａは、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。また、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の奥に受光素子１３Ａが配置されている。受発光ユニット１５Ａは、光源支持部材１５０の中心角が概ね１２０°であり、光源部１２Ａは、１００〜１２０°の角度範囲にわたって形成されている。
【００２７】
受発光ユニット１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄも、受発光ユニット１５Ａと同様な構成を有している。ここで、受発光ユニット１５Ｂと受発光ユニット１５ＣはＺ軸方向で重ねて配置されており、受発光ユニット１５Ｂの受光素子１３Ｂと受発光ユニット１５Ｃの受光素子１３ＣとはＺ軸方向で重なっている。また、受光素子１３Ｂの受光面１３０と受光素子１３Ｃの受光面１３０とはＺ軸方向で重なっており、Ｚ方向からみたとき交差している。
【００２８】
図３および図４において、受発光ユニット１５Ａは、光源部１２Ａおよび受光素子１３Ａを備えている。光源部１２Ａは、検出光Ｌ２の出射角度範囲を長い破線Ｌ１２ａで示すように、視認面構成部材４０の視認面４１に沿って検出光Ｌ２を検出光出射角度範囲θａにわたって放射状に出射する。本形態において、光源部１２Ａの検出光出射角度範囲θａは１００〜１２０°に設定されている。受光素子１３Ａは、光源部１２Ａから出射される検出光Ｌ２の放射中心に対してＺ軸方向で重なる位置に配置されており、受光素子１３Ａの受光角度範囲は、少なくとも一部が光源部１２Ａの検出光出射角度範囲θａと重なっている。
【００２９】
ここで、受光素子１３Ａは、フォトダイオードであり、かかるフォトダイオードの受光感度は、図６に示す入射角度依存性（感度指向性）を有している。このため、受光素子１３Ａでは、受光面に対する法線方向が感度ピークの角度方向であり、かかる法線方向に対して１／２未満となる角度方向から入射した検出光Ｌ２に対する受光感度が著しく低い。そこで、受光素子１３Ａは、感度ピーク値に対して１／２以上となる半値角度範囲が受光角度範囲として利用されており、受光素子１３Ａの受光角度範囲は、感度ピークが位置する方向（受光面に対する法線方向／破線Ｌ１３ａで示す方向）に対して±６０°の範囲である。本形態では、光源部１２Ａの検出光出射角度範囲θａを二等分する方向に、受光素子１３Ａの感度ピークが位置する方向が向いている。従って、受光素子１３Ａの受光角度範囲は、光源部１２Ａの検出光出射角度範囲θａに広い角度範囲にわたって重なっている。
【００３０】
受発光ユニット１５Ｂは、受発光ユニット１５Ａと同様、光源部１２Ｂおよび受光素子１３Ｂとを備えている。光源部１２Ｂは、検出光Ｌ２の出射角度範囲を一点鎖線Ｌ１２ｂで示すように、視認面構成部材４０の視認面４１に沿って検出光Ｌ２を検出光出射角度範囲θｂにわたって放射状に出射する。本形態において、光源部１２Ｂの検出光出射角度範囲θｂは、１００〜１２０°に設定されている。受光素子１３Ｂは、光源部１２Ｂから出射される検出光Ｌ２の放射中心に対してＺ軸方向で重なる位置に配置されており、受光素子１３Ｂの受光角度範囲は、少なくとも一部が光源部１２Ｂの検出光出射角度範囲θｂと重なっている。より具体的には、受光素子１３Ｂは、受光素子１３Ａと同様、感度が入射角度依存性を有しており、その感度ピークが位置する方向（受光面に対する法線方向）を一点鎖線Ｌ１３ｂで示してある。受光素子１３Ｂは、受光感度がピーク値に対して１／２以上となる半値角度範囲が受光角度範囲として利用されており、かかる受光角度範囲は、受光素子１３Ａと同様、感度ピークが位置する方向（一点鎖線Ｌ１３ｂで示す方向）に対して±６０°の範囲である。本形態では、光源部１２Ｂの検出光出射角度範囲θｂを二等分する方向に、受光素子１３Ｂの感度ピークが位置する方向が向いている。従って、受光素子１３Ｂの受光角度範囲は、光源部１２Ｂの検出光出射角度範囲θｂと広い範囲にわたって重なっている。
【００３１】
図３および図５に示すように、受発光ユニット１５Ｃは、受発光ユニット１５Ａ等と同様、光源部１２Ｃおよび受光素子１３Ｃとを備えている。光源部１２Ｃは、検出光Ｌ２の出射角度範囲を点線Ｌ１２ｃで示すように、視認面構成部材４０の視認面４１に沿って検出光Ｌ２を検出光出射角度範囲θｃにわたって放射状に出射する。本形態において、光源部１２Ｃの検出光出射角度範囲θｃは、受発光ユニット１５Ａ、１５Ｂと同様、１００〜１２０°に設定されている。受光素子１３Ｃは、光源部１２Ｃから出射される検出光Ｌ２の放射中心に対してＺ軸方向で重なる位置に配置されており、受光素子１３Ｃの受光角度範囲は、少なくとも一部が光源部１２Ｃの検出光出射角度範囲θｃと重なっている。より具体的には、受光素子１３Ｃは、受光素子１３Ａ等と同様、感度が入射角度依存性を有しており、その感度ピークが位置する方向（受光面に対する法線方向）を点線Ｌ１３ｃで示してある。受光素子１３Ｃは、受光感度がピーク値に対して１／２以上となる半値角度範囲が受光角度範囲として利用されており、かかる受光角度範囲は、受光素子１３Ａ等と同様、感度ピークが位置する方向（点線Ｌ１３ｃで示す方向）に対して±６０°の範囲である。本形態では、光源部１２Ｃの検出光出射角度範囲θｃを二等分する方向に、受光素子１３Ｃの感度ピークが位置する方向が向いている。従って、受光素子１３Ｃの受光角度範囲は、光源部１２Ｃの検出光出射角度範囲θｃと広い範囲にわたって重なっている。
【００３２】
受発光ユニット１５Ｄは、受発光ユニット１５Ａ等と同様、光源部１２Ｄおよび受光素子１３Ｄとを備えている。光源部１２Ｄは、検出光Ｌ２の出射角度範囲を二点鎖線Ｌ１２ｄで示すように、視認面構成部材４０の視認面４１に沿って検出光Ｌ２を検出光出射角度範囲θｄにわたって放射状に出射する。本形態において、光源部１２Ｄの検出光出射角度範囲θｄは１００〜１２０°に設定されている。受光素子１３Ｄは、光源部１２Ｄから出射される検出光Ｌ２の放射中心に対してＺ軸方向で重なる位置に配置されており、受光素子１３Ｄの受光角度範囲は、少なくとも一部が光源部１２Ｄの検出光出射角度範囲θｄと重なっている。より具体的には、受光素子１３Ｄは、受光素子１３Ａ等と同様、感度が入射角度依存性を有しており、その感度ピークが位置する方向（受光面に対する法線方向）を二点鎖線Ｌ１３ｄで示してある。受光素子１３Ｄは、受光感度がピーク値に対して１／２以上となる半値角度範囲が受光角度範囲として利用されており、かかる受光角度範囲は、受光素子１３Ａと同様、感度ピークが位置する方向（二点鎖線Ｌ１３ｄで示す方向）に対して±６０°の範囲である。本形態では、光源部１２Ｄの検出光出射角度範囲θｄを二等分する方向に、受光素子１３Ｄの感度ピークが位置する方向が向いている。従って、受光素子１３Ｄの受光角度範囲は、光源部１２Ｄの検出光出射角度範囲θｄと広い範囲にわたって重なっている。
【００３３】
本形態では、光源部１２Ａ、光源部１２Ｂ、光源部１２Ｃ、および光源部１２Ｄは、後述するように、ＬＥＤ（発光ダイオード）からなる光源を備えており、ピーク波長が８４０〜１０００ｎｍに位置する赤外光からなる検出光Ｌ２を放射状に出射する。受光素子１３Ａ、受光素子１３Ｂ、受光素子１３Ｃ、および第４受光素子１３Ｄは、受光素子として、赤外域に感度ピークを備えたフォトダイオードを備えている。
【００３４】
本形態において、４つの受発光ユニット１５Ａ〜１５Ｄは、ユニット毎に順次オン状態に切り換えられる。このため、受発光ユニット１５Ａの光源部１２Ａが点灯して検出光Ｌ２を出射した際、対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ２は、受発光ユニット１５Ａの受光素子１３Ａで検出され、受発光ユニット１５Ｂの光源部１２Ｂが点灯して検出光Ｌ２を出射した際、対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ２は、受発光ユニット１５Ｂの受光素子１３Ｂで検出される。また、受発光ユニット１５Ｃの光源部１２Ｃが点灯して検出光Ｌ２を出射した際、対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ２は、受発光ユニット１５Ｃの受光素子１３Ｃで検出され、受発光ユニット１５Ｄの光源部１２Ｄが点灯して検出光Ｌ２を出射した際、対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ２は、受発光ユニット１５Ｄの受光素子１３Ｄで検出される。
【００３５】
（ユニット対の構成）
図３〜図５に示すように、本形態では、後述するレイアウトを採用することにより、受発光ユニット１５Ａと受発光ユニット１５Ｂとにおいて、光源部１２Ａの検出光出射角度範囲θａと光源部１２Ｂの検出光出射角度範囲θｂとは、少なくとも一部が重なっている。また、受光素子１３Ａの受光角度範囲と受光素子１３Ｂの受光角度範囲とは、少なくとも一部が重なっている。従って、受発光ユニット１５Ａおよび受発光ユニット１５Ｂは、後述する原理によって、光源部１２Ａの検出光出射角度範囲θａ、光源部１２Ｂの検出光出射角度範囲θｂ、受光素子１３Ａの受光角度範囲、および受光素子１３Ｂの受光角度範囲が重なっている空間に位置する対象物体Ｏｂの位置を検出可能である。それ故、本形態では、かかる空間のうち、視認面４１とＺ軸方向で重なっている空間が受発光ユニット１５Ａおよび受発光ユニット１５Ｂからなる第１ユニット対１１abによる検出対象空間１０Ｒabになっている。
【００３６】
また、受発光ユニット１５Ｃと受発光ユニット１５Ｄとにおいて、光源部１２Ｃの検出光出射角度範囲θｃと光源部１２Ｄの検出光出射角度範囲θｄとは、少なくとも一部が重なっている。また、受光素子１３Ｃの受光角度範囲と受光素子１３Ｄの受光角度範囲とは、少なくとも一部が重なっている。従って、受発光ユニット１５Ｃおよび受発光ユニット１５Ｄは、後述する原理によって、光源部１２Ｃの検出光出射角度範囲θｃ、光源部１２Ｄの検出光出射角度範囲θｄ、受光素子１３Ｃの受光角度範囲、および受光素子１３Ｄの受光角度範囲が重なっている空間に位置する対象物体Ｏｂの位置を検出可能である。それ故、本形態では、かかる空間のうち、視認面４１とＺ軸方向で重なっている空間が受発光ユニット１５Ｃおよび受発光ユニット１５Ｄからなる第２ユニット対１１cdによる検出対象空間１０Ｒcdになっている。
【００３７】
（受発光ユニットのレイアウト等）
本形態では、図３〜図５を参照して以下に説明するレイアウトを採用することにより、第１ユニット対１１abによる検出対象空間１０Ｒabと、第２ユニット対１１cdによる検出対象空間１０Ｒcdとを隣接させ、全体として、一体に連続した検出対象空間１０Ｒが構成されている。
【００３８】
本形態では、まず、受発光ユニット１５Ａ、１５Ｄは、視認面構成部材４０に対してＹ軸方向の一方側Ｙ１においてＸ軸方向で離間するように配置されている。また、受発光ユニット１５Ａ、１５Ｄは、Ｙ軸方向の同一位置に配置されている。このため、受発光ユニット１５Ａと受発光ユニット１５Ｄとを結ぶ仮想の線分Ｌ１０は、視認面構成部材４０においてＸ軸方向に延在する辺部分に平行である。
【００３９】
また、受発光ユニット１５Ｂ、１５Ｃは、受発光ユニット１５Ａ、１５Ｄに対してＹ軸方向の一方の側（Ｙ軸方向の他方側Ｙ２）に配置されており、Ｙ軸方向において視認面構成部材４０と、受発光ユニット１５Ａ、１５Ｄが配置されている箇所との間に位置する。
【００４０】
ここで、受発光ユニット１５Ａと受発光ユニット１５Ｄとを結ぶ仮想の線分Ｌ１０に対する仮想の垂直二等分線Ｌ１１を基準にしたとき、受発光ユニット１５Ｂ、１５Ｃは、垂直二等分線Ｌ１１上において線分Ｌ１０からＹ軸方向の他方側Ｙ２（検出対象空間１０Ｒが位置する側）に離間する位置に設けられている。従って、Ｘ軸方向において、受発光ユニット１５Ａ、１５Ｄは、受発光ユニット１５Ｂ、１５Ｃより外側に位置する。
【００４１】
また、受発光ユニット１５Ｂは、受発光ユニット１５Ｂに対してＺ軸方向の一方側Ｚ１で重なる位置に配置されており、受発光ユニット１５Ｂにおける検出光Ｌ２の放射中心位置と、受発光ユニット１５Ｃにおける検出光Ｌ２の放射中心位置とは略重なっている。従って、受発光ユニット１５Ａにおける検出光Ｌ２の放射中心位置と、受発光ユニット１５Ｄにおける検出光Ｌ２の放射中心位置と、受発光ユニット１５Ｂにおける検出光Ｌ２の放射中心位置（受発光ユニット１５Ｃにおける検出光Ｌ２の放射中心位置）とを結ぶと、正三角形となる。
【００４２】
（受発光ユニットの向き等）
本形態では、上記のように、受発光ユニット１５Ａ〜１５Ｄをレイアウトするとともに、受発光ユニットの向きを、図３〜図５を参照して以下に説明するように設定し、第１ユニット対１１abによる検出対象空間１０Ｒabと、第２ユニット対１１cdによる検出対象空間１０ＲcdとをＹ軸方向に延びる垂直二等分線Ｌ１１を間に挟んでＸ軸方向で隣接させ、全体として、一体に連続した検出対象空間１０Ｒを構成している。
【００４３】
まず、第１ユニット対１１abにおいて、受発光ユニット１５Ａ、１５Ｂの光源部１２Ａ、１２Ｂは、Ｘ軸方向の他方側Ｘ２に延びる方向（垂直二等分線Ｌ１１に直交する方向）と、垂直二等分線Ｌ１１に対してＸ軸方向の一方側Ｘ１（反時計回りの方向）に１０〜３０°の角度で傾いた方向とに挟まれた１００〜１２０°の角度範囲を検出光出射角度範囲θａ、θｂとしている。また、受光素子１３Ａ、１３Ｂにおいて感度ピークが位置する方向は、垂直二等分線Ｌ１１に対して時計回りに３０〜４０°の角度で傾いた方向であり、感度ピークが位置する方向と垂直二等分線Ｌ１１とが成す角度は６０°以下である。ここで、受光素子１３Ａ、１３Ｂにおいて感度ピークが位置する方向に対して±６０°の角度範囲が受光角度範囲である。しかも、受発光ユニット１５Ａは、受発光ユニット１５ＢよりＹ軸方向の一方側Ｙ１に位置するが、受発光ユニット１５ＢよりＸ軸方向の他方側Ｘ２に位置するため、受発光ユニット１５Ａでの検出光Ｌ２の受発光は、受発光ユニット１５Ｂによって遮られることがない。従って、検出対象空間１０Ｒのうち、垂直二等分線Ｌ１１よりＸ軸方向の他方側Ｘ２に位置する空間は、全体が光源部１２Ａの検出光出射角度範囲θａ、光源部１２Ｂの検出光出射角度範囲θｂ、受光素子１３Ａによる受光角度範囲、および受光素子１３Ｂによる受光角度範囲が重なっている空間に含まれている。それ故、検出対象空間１０Ｒのうち、垂直二等分線Ｌ１１よりＸ軸方向の他方側Ｘ２に位置する空間は、全体が第１ユニット対１１abによる検出対象空間１０Ｒabになっている。
【００４４】
また、第２ユニット対１１cdは、垂直二等分線Ｌ１１を中心に第１ユニット対１１abに対して線対称に配置されている。従って、受発光ユニット１５Ｄでの検出光Ｌ２の受発光は、受発光ユニット１５Ｃよって遮られることがない。従って、検出対象空間１０Ｒのうち、垂直二等分線Ｌ１１よりＸ軸方向の一方側Ｘ１に位置する空間は、全体が光源部１２Ｃの検出光出射角度範囲θｃ、光源部１２Ｄの検出光出射角度範囲θｄ、受光素子１３Ｃによる受光角度範囲、および受光素子１３Ｄによる受光角度範囲が重なっている空間に含まれている。それ故、検出対象空間１０Ｒのうち、垂直二等分線Ｌ１１よりＸ軸方向の一方側Ｘ１に位置する空間は、全体が第２ユニット対１１cdによる検出対象空間１０Ｒcdになっている。
【００４５】
本形態では、ＸＹ平面内方向（仮想面内方向）において、受光素子１３Ａの受光面に対する法線方向と垂直二等分線Ｌ１１とが成す角度は、受光素子１３Ｂの受光面に対する法線方向と垂直二等分線Ｌ１１とが成す角度以下であることが好ましい。また、ＸＹ平面内方向（仮想面内方向）において、受光素子１３Ｄの受光面に対する法線方向と垂直二等分線Ｌ１１とが成す角度は、受光素子１３Ｃの受光面に対する法線方向と垂直二等分線Ｌ１１とが成す角度以下であることが好ましい。すなわち、ＸＹ平面内方向（仮想面内方向）において、受光素子１３Ａの受光面に対する法線方向と垂直二等分線Ｌ１１とが成す角度と、受光素子１３Ｂの受光面に対する法線方向と垂直二等分線Ｌ１１とが成す角度とは等しいが、受光素子１３Ａの受光面に対する法線方向と垂直二等分線Ｌ１１とが成す角度は、受光素子１３Ｂの受光面に対する法線方向と垂直二等分線Ｌ１１とが成す角度未満であることが好ましい。同様に、本形態では、ＸＹ平面内方向（仮想面内方向）において、受光素子１３Ｄの受光面に対する法線方向と垂直二等分線Ｌ１１とが成す角度と、受光素子１３Ｃの受光面に対する法線方向と垂直二等分線Ｌ１１とが成す角度とは等しいが、受光素子１３Ｄの受光面に対する法線方向と垂直二等分線Ｌ１１とが成す角度は、受光素子１３Ｃの受光面に対する法線方向と垂直二等分線Ｌ１１とが成す角度未満であることが好ましい。
【００４６】
（受発光ユニットの詳細構成）
図７は、図２に示す受発光ユニットの主要部を示す説明図である。図８は、図７に示す光源部の構成を模式的に示す説明図であり、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。
【００４７】
図７に示すように、受発光ユニット１５Ａ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およびライトガイドＬＧを備えている。受発光ユニット１５Ｂも、受発光ユニット１５Ａ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およびライトガイドＬＧを備えている。
【００４８】
より具体的には、図８に示すように、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。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、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の外周面および内周面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。受発光ユニット１５Ｂも、受発光ユニット１５Ａと同様な構成を有しているため、説明を省略する。なお、図１等を参照して説明した受発光ユニット１５Ｃ、１５Ｄは、受発光ユニット１５Ａ、１５Ｂと同一の構成を有しているため、説明を省略する。
【００４９】
（位置検出部等の構成）
図９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る。本形態の光学式位置検出装置１０において、図１〜図８を参照して説明した受発光ユニット１５Ａ、受発光ユニット１５Ｂ、受発光ユニット１５Ｃおよび受発光ユニット１５Ｄは各々、図９に示す制御用ＩＣ７０に電気的接続されている。ここで、制御用ＩＣ７０は、１つの受発光ユニットに対応するように構成される場合、あるいは複数の受発光ユニットに対応するように構成される場合があり、図９には、制御用ＩＣ７０が１つの受発光ユニットに対応するように構成される場合を例示してある。このため、本形態では、制御用ＩＣ７０として制御用ＩＣ７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ、７０Ｄからなる４つの制御用ＩＣが用いられ、かかる制御用ＩＣ７０は各々、受発光ユニット１５Ａ、受発光ユニット１５Ｂ、受発光ユニット１５Ｃおよび受発光ユニット１５Ｄに電気的接続されている。また、４つの制御用ＩＣ７０は、同一構成を有しており、共通の制御装置６０に電気的接続されている。
【００５０】
４つの制御用ＩＣ７０のうち、制御用ＩＣ７０Ａ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ＩＣ７０Ａ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光源部１２Ａの光源１２０（第１光源１２１および第２光源１２２）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。
【００５１】
また、制御用ＩＣ７０Ａは、受光素子１３Ａ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を制御して光源部１２Ａの光源１２０（第１光源１２１および第２光源１２２）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。
【００５２】
他の制御用ＩＣ７０Ｂ、７０Ｃ、７０Ｄも、第１制御用ＩＣ７０Ａと同様な構成を有している。かかる４つの制御用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。
【００５３】
座標データ取得部５５は、後述する原理により、受発光ユニット１５Ａ、１５Ｂによって検出対象空間１０Ｒabにおける対象物体Ｏｂの座標データ（ＸＹ座標データ）を取得する第１座標データ取得部５５１と、受発光ユニット１５Ｃ、１５Ｄによって検出対象空間１０Ｒcdにおける対象物体Ｏｂの座標データ（ＸＹ座標データ）を取得する第２座標データ取得部５５２とを有している。また、座標データ取得部５５は、第１座標データ取得部５５１および第２座標データ取得部５５２で取得した結果に基づいて対象物体Ｏｂの座標データ（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。
【００５４】
（座標検出原理）
図１０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１０（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１１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の角度位置を検出する原理を示す説明図である。
【００５５】
本形態の光学式位置検出装置１０において、検出対象空間１０Ｒabにおける対象物体Ｏｂの座標データ（ＸＹ座標データ）を検出するには、制御用ＩＣ７０Ａの光源駆動部５１は、受発光ユニット１５Ａの光源部１２Ａを駆動して、検出光Ｌ２の出射強度が検出光出射角度範囲θａの一方側から他方側に向かって減少する第１点灯動作と、検出光Ｌ２の出射強度が検出光出射角度範囲θａの他方側から一方側に向かって減少する第２点灯動作とを行わせる。また、制御用ＩＣ７０Ｂの光源駆動部５１は、受発光ユニット１５Ｂの光源部１２Ｂを駆動して、検出光Ｌ２の出射強度が検出光出射角度範囲θｂの一方側から他方側に向かって減少する第１点灯動作と、検出光Ｌ２の出射強度が検出光出射角度範囲θｂの他方側から一方側に向かって減少する第２点灯動作とを行わせる。
【００５６】
より具体的には、制御用ＩＣ７０Ａの光源駆動部５１は、第１点灯動作時には、受発光ユニット１５Ａの光源部１２Ａにおいて、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８（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。また、制御用ＩＣ７０Ａの光源駆動部５１は、第２点灯動作時には、受発光ユニット１５Ａの光源部１２Ａにおいて第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８（ａ）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。
【００５７】
なお、制御用ＩＣ７０Ｂの光源駆動部５１は、受発光ユニット１５Ｂの光源部１２Ｂに対して、第１光源モジュール１２６の第１光源１２１が点灯した第１点灯動作と、第２光源モジュール１２７の第２光源１２２が点灯した第２点灯動作時とを行わせ、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を形成する。
【００５８】
従って、以下に説明するように、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、光源部１２Ａおよび光源部１２Ｂの位置が固定であるので、検出対象空間１０Ｒabにおける対象物体Ｏｂの座標データ（ＸＹ座標データ）を検出することができる。
【００５９】
（対象物体Ｏｂの角度位置の検出）
まず、受発光ユニット１５Ａの光源部１２Ａによって、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１０（ａ）に線Ｅ１で示す関係にある。また、受発光ユニット１５Ａの光源部１２Ａによって、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１０（ａ）に線Ｅ２で示す関係にある。ここで、図１０（ｂ）および図１１に示すように、光源部１２Ａの中心ＰＥ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素子１３Ａでの検出強度と、第２光強度分布ＬＩＤ２を形成した際の受光素子１３Ａ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１０（ｂ）および図１１に示すように、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）を求めることができる。
【００６０】
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、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素子１３Ａ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素子１３Ａでの検出強度とが等しくなるように、第１光源１２１および第２光源１２２を駆動した際の駆動電流を調整した際の駆動電流の比や、駆動電流の調整量の比から対象物体Ｏｂが位置する方向の角度θ（角度θ１）を求める。
【００６１】
より具体的には、まず、図９に示す制御用ＩＣ７０Ａ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９に示す位置検出部５０の受光量測定部７３および調整量算出部７４は、第１点灯動作時の受光素子１３Ａの受光強度ＩＮＴａと、第２点灯動作時の受光素子１３Ａの受光強度ＩＮＴｂとを比較し、受光強度ＩＮＴａ、ＩＮＴｂが相違している場合、第１点灯動作時の受光素子１３Ａの受光強度ＩＮＴａと、第２点灯動作時の受光素子１３Ａの受光強度ＩＮＴｂとが等しくなるように、第１光源１２１および第２光源１２２に供給する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点灯動作時の受光素子１３Ａの受光強度ＩＮＴａと、第２点灯動作時の受光素子１３Ａの受光強度ＩＮＴｂとが等しければ、図９に示す第１座標データ取得部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、駆動電流の調整量の比から対象物体Ｏｂが位置する方向の角度θ（角度θ１）を求める。
【００６２】
かかる動作を受発光ユニット１５Ｂの光源部１２Ｂにおいても行えば、図９に示す第１座標データ取得部５５１は、図１０（ｂ）および図１１に示すように、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）を求めることができる。それ故、第１座標データ取得部５５１は、受発光ユニット１５Ａで求めた角度θ（角度θ１）と、受発光ユニット１５Ｂで求めた角度θ（角度θ２）との交点を求め、かかる交点に相当する位置を、検出対象空間１０Ｒにおける対象物体Ｏｂの座標データ（ＸＹ座標データ）とする。
【００６３】
また、同様な動作を第２ユニット対１１cdの受発光ユニット１５Ｃおよび受発光ユニット１５Ｄで行えば、第２座標データ取得部５５２は、検出対象空間１０Ｒにおける対象物体Ｏｂの座標データ（ＸＹ座標データ）を検出することができる。
【００６４】
ここで、検出対象空間１０Ｒは、第１ユニット対１１abによる位置検出が行われる検出対象空間１０Ｒabと、第２ユニット対１１cdによる位置検出が行われる検出対象空間１０Ｒcdとに分割されている。このため、対象物体Ｏｂが検出対象空間１０Ｒab内にあるときは、第２ユニット対１１cdでの受光強度はゼロか、著しく低レベルであり、対象物体Ｏｂが検出対象空間１０Ｒcd内にあるときは、第１ユニット対１１abでの受光強度はゼロか、著しく低レベルである。それ故、座標データ確定部５５３は、第１ユニット対１１abでの受光強度および第２ユニット対１１cdでの受光強度に基づいて、対象物体Ｏｂが検出対象空間１０Ｒabおよび検出対象空間１０Ｒcdの何れかにあるかを判定できるとともに、対象物体Ｏｂの座標データを検出することができる。
【００６５】
また、対象物体Ｏｂが検出対象空間１０Ｒabおよび検出対象空間１０Ｒcdの各々に存在する場合、第１ユニット対１１abでの受光強度および第２ユニット対１１cdでの受光強度の双方が高い。従って、座標データ確定部５５３は、第１ユニット対１１abでの検出結果に基づいて検出対象空間１０Ｒab内に位置する対象物体Ｏｂの座標データを取得し、第２ユニット対１１cdでの検出結果に基づいて検出対象空間１０Ｒcd内に位置する対象物体Ｏｂの座標データを取得する。
【００６６】
（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においては、受発光ユニット１５Ａ〜１５Ｄの各光源部１２Ａ〜１２Ｄから仮想面に沿うように検出光Ｌ２を放射状に出射し、かかる検出光Ｌ２を利用して位置検出を行う。このため、広い範囲にわたって、検出光Ｌ２を比較的強い強度で出射することができる。また、受発光ユニット１５Ａ（第３受発光ユニット）と受発光ユニット１５Ｂ（第１受発光ユニット）とからなる第１ユニット対１１abにおいて、光源部（光源部１２Ａおよび光源部１２Ｂ）が出射する検出光Ｌ２の出射角度範囲（検出光出射角度範囲θａ、θｂ）が重なっている。従って、２つの受発光ユニット（受発光ユニット１５Ａおよび受発光ユニット１５Ｂ）の各々において、対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ２を受光して対象物体Ｏｂが存在する角度方向を検出すれば、対象物体Ｏｂの位置を検出することができる。ここで、光学式位置検出装置１０は、ユニット対をもう一組備えており、もう一組の第２ユニット対１１cdの受発光ユニット１５Ｃ（第２受発光ユニット）および受発光ユニット１５Ｄ（第４受発光ユニット）の各々においても、対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ２を受光して対象物体Ｏｂが存在する角度方向を検出し、対象物体Ｏｂの位置を検出する。このため、第１ユニット対１１abによる検出対象空間１０Ｒabと、第２ユニット対１１cdによる検出対象空間１０Ｒcdとを連続させるだけで、広い検出対象空間１０Ｒを実現することができる。逆にいえば、広い検出対象空間１０Ｒを、第１ユニット対１１abによる検出対象空間１０Ｒabと、第２ユニット対１１cdによる検出対象空間１０Ｒcdとに分割することができる。従って、検出対象空間１０Ｒが広い場合でも、検出対象空間１０Ｒ全体に十分な強度で検出光Ｌ２を照射することができる。また、検出対象空間１０Ｒを分割したため、各受光素子（受光素子１３Ａ〜１３Ｄ）が担う角度範囲が比較的狭くてよいので、受光素子は、比較的感度が高い角度範囲から入射する検出光を受光すればよい。それ故、検出対象空間１０Ｒが広い場合でも、対象物体Ｏｂの位置検出精度が高い。
【００６７】
また、受発光ユニット１５Ｂ（第１受発光ユニット）の受光素子１３Ｂ（第１受光素子）と、受発光ユニット１５Ｃ（第２受発光ユニット）の受光素子１３Ｃ（第２受光素子）とは、Ｚ軸方向でずれた位置でＺ軸方向からみたときに重なるように設けられている。このため、受光素子１３Ｂ、１３Ｃを互いに近接する位置に設けても、Ｚ軸方向からみたとき、受光素子１３Ｂの受光角度範囲と受光素子１３Ｃの受光角度範囲とを部分的に重ねることができるので、受光角度範囲に死角が発生しない。それ故、検出対象空間１０Ｒを広げた場合でも、検出対象空間１０Ｒの全体にわたって対象物体Ｏｂの位置を高い精度をもって光学的に検出することができる。
【００６８】
また、受発光ユニット１５Ａと受発光ユニット１５ＤとはＸ軸方向で離間し、受発光ユニット１５Ｂおよび受発光ユニット１５Ｃは、Ｚ軸方向で重なる位置に配置されている。また、受発光ユニット１５Ａ、１５Ｄは、受発光ユニット１５Ｂ、１５ＣよりＸ軸方向の外側に位置する。このため、４つの受発光ユニット１５Ａ〜１５Ｄを比較的近接した位置に配置した場合でも、受発光ユニット１５Ａ、１５Ｄから検出対象空間１０Ｒに向けて出射された検出光Ｌ２が受発光ユニット１５Ｂ、１５Ｃによって遮られにくい。それ故、４つの受発光ユニット１５Ａ〜１５Ｄを検出対象空間１０Ｒの長手方向の略中央位置に配置しても、死角が発生しない。
【００６９】
また、各受光素子１３Ａ〜１３Ｄの受光感度ピークが位置する角度方向（受光面に対する法線方向）と垂直二等分線Ｌ１１とが成す角度を６０°以下に設定してある。このため、垂直二等分線Ｌ１１を検出対象空間１０Ｒabと検出対象空間１０Ｒcdとの境界とした場合でも、受光素子１３Ａ〜１３Ｄは、半値角度内の感度が比較的高い角度範囲から入射する検出光Ｌ２を受光すればよいので、対象物体Ｏｂの位置検出精度が高い。
【００７０】
また、受光素子１３Ａの受光感度ピークが位置する角度方向と垂直二等分線Ｌ１１とが成す角度は、受光素子１３Ｂの受光感度ピークが位置する角度方向と垂直二等分線Ｌ１１とが成す角度以下である。また、受光素子１３Ｄの受光感度ピークが位置する角度方向と垂直二等分線Ｌ１１とが成す角度は、受光素子１３Ｃの受光感度ピークが位置する角度方向と垂直二等分線Ｌ１１とが成す角度以下である。このため、受発光ユニット１５Ａ、１５Ｄが担当する検出対象角度範囲が受発光ユニット１５Ｂ、１５Ｃが担当する検出対象角度範囲より広い場合でも、受光素子１３Ａ、１３Ｄは、半値角度内の感度が比較的高い角度範囲から入射する検出光Ｌ２を受光すればよいので、対象物体Ｏｂの位置検出精度が高い。
【００７１】
また、光源部１２Ａ〜１２Ｄは、円弧状に延在するライトガイドＬＧと、ライトガイドＬＧの端部からライトガイドＬＧの内部に検出光Ｌ２を入射させる光源１２０とを備えている。このため、検出光Ｌ２の出射強度が出射角度範囲の一方側から他方側に向かって連続的に変化するので、検出対象空間１０Ｒの全体にわたって高い検出精度を実現することができる。
【００７２】
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に画像が表示されている場合でも、検出光Ｌ２が画像の視認を妨げないという利点がある。
【００７３】
［実施の形態１の変形例］
図１２は、本発明の実施の形態１の変形例に係る光学式位置検出装置１０の構成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。
【００７４】
実施の形態１では、各受発光ユニットの光源部（光源部１２Ａ、光源部１２Ｂ、光源部１２Ｃおよび光源部１２Ｄ）はいずれも、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とを備えている構成であったが、本形態では、光源部１２Ａ、光源部１２Ｂ、光源部１２Ｃおよび光源部１２Ｄはいずれも、１つの光源モジュールからなる。より具体的には、図１２に示すように、受発光ユニット１５Ａの光源部１２Ａは、１つのライトガイドＬＧの一方の端部ＬＧ１および他方の端部ＬＧ２の各々に光源１２０（第１光源１２１および第２光源１２２）が配置されている。また、受発光ユニット１５Ｂの光源部１２Ｂも、光源部１２Ａと同様、１つのライトガイドＬＧの一方の端部ＬＧ１および他方の端部ＬＧ２の各々に光源１２０（第１光源１２１および第２光源１２２）が配置されている。なお、図示を省略するが、受発光ユニット１５Ｃ、１５Ｄは、受発光ユニット１５Ａ、１５Ｂと同一の構成を有している。その他の構成は実施の形態１と同様である。
【００７５】
かかる構成でも、第１点灯動作時に第１光源１２１が点灯すると、図８（ａ）および図１０（ａ）に示す第１光強度分布ＬＩＤ１を形成することができ、第２点灯動作時に第２光源１２２が点灯すると、図８（ｂ）および図１０（ｂ）に示す第２光強度分布ＬＩＤ２を形成することができる。なお、本形態の場合、光源部１２Ａ〜１２Ｄの放射中心に受光素子１３Ａ〜１３Ｄを配置すると、受光素子１３Ａ〜１３Ｄへの反射光Ｌ３の入射が光源部１２Ａ〜１２Ｄによって妨げられる。従って、受光素子１３Ａ〜１３Ｄは、光源部１２Ａ〜１２Ｄの放射中心にＺ軸方向で重なる位置に配置されることになる。
【００７６】
［実施の形態２］
図１３は、本発明の実施の形態２に係る光学式位置検出装置１０の主要部を模式的に示す説明図である。図１４は、本発明の実施の形態２に係る光学式位置検出装置１０の光源部の説明図である。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。
【００７７】
実施の形態１では、光源部にライトガイド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。
【００７８】
より具体的には、図１３に示すように、受発光ユニット１５Ａの光源部１２Ａは、複数の光源１２０（複数の第１光源１２１および複数の第２光源１２２）と、複数の光源１２０が長さ方向に所定の間隔で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）で半円弧形状に湾曲した形状を有している。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にはいずれも、ＬＥＤが用いられている。
【００７９】
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の上半部を構成する半円弧状の凸曲面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から突出する半円状の鍔部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の下半部を構成する半円弧状の凸曲面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から突出する半円状の鍔部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。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の奥にフォトダイオードを備えた受光素子１３Ａが配置されている。
【００８０】
また、受発光ユニット１５Ｂの光源部１２Ｂも、光源部１２Ａと同様、フレキシブル基板１８０に実装された複数の光源１２０を備えている。なお、図示を省略するが、受発光ユニット１５Ｃ、１５Ｄは、受発光ユニット１５Ａ、１５Ｂと同一の構成を有している。その他の構成は実施の形態１と同様である。
【００８１】
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とを異なるタイミングで点灯させる。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点灯動作では、図１４（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。
【００８２】
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点灯動作では、図１４（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。
【００８３】
それ故、第１点灯動作および第２点灯動作を受発光ユニット１５Ａの光源部１２Ａ、受発光ユニット１５Ｂの光源部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。また、第１点灯動作および第２点灯動作を受発光ユニット１５Ｃの光源部１２Ｃ、受発光ユニット１５Ｄの光源部１２Ｄ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、および複数の第２光源１２２に供給する駆動電流の和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。かかる実施の形態２によれば、光源部から離間した位置に対しても十分な強度をもって検出光を出射することができるという利点がある。
【００８４】
［実施の形態２の変形例］
図１５は、本発明の実施の形態２の変形例に係る光学式位置検出装置１０の構成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２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。
【００８５】
実施の形態２では、第１点灯動作では第１光源１２１を点灯させ、第２点灯動作では第２光源１２２を点灯させたが、本形態では、図１５に示すように、受発光ユニット１５Ａの光源部１２Ａ、および受発光ユニット１５Ｂの光源部１２Ｂのいずれにおいても、１系統の光源１２０のみが用いられている。なお、図示を省略するが、受発光ユニット１５Ｃ、１５Ｄは、受発光ユニット１５Ａ、１５Ｂと同一の構成を有している。その他の構成は実施の形態１と同様である。
【００８６】
かかる構成でも、第１点灯動作時と第２点灯動作時において光源１２０に供給する駆動電流を変えれば、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。すなわち、第１点灯動作では、図１４（ａ）に出射強度の高低を矢印Ｐａで示すように、フレキシブル基板１８０の長さ方向の一方側の端部が位置する側から他方側の端部が位置する側に向かって光源１２０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、フレキシブル基板１８０の長さ方向の一方側の端部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。また、第２点灯動作では、図１４（ｂ）に出射強度の高低を矢印Ｐｂで示すように、フレキシブル基板１８０の長さ方向の他方側の端部が位置する側から一方側の端部が位置する側に向かって光源１２０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２光強度分布ＬＩＤ２では、フレキシブル基板１８０の長さ方向の他方側の端部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。
【００８７】
それ故、第１点灯動作および第２点灯動作を光源部１２Ａおよび光源部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、第１点灯動作における光源１２０への駆動電流の和、および第２点灯動作における光源１２０への駆動電流の和に基づいて対象物体Ｏｂの角度位置を検出すればよい。なお、本形態の場合、光源部１２Ａ〜１２Ｄの放射中心に受光素子１３Ａ〜１３Ｄを配置すると、受光素子１３Ａ〜１３Ｄへの反射光Ｌ３の入射が光源部１２Ａ〜１２Ｄによって妨げられる。従って、受光素子１３Ａ〜１３Ｄは、光源部１２Ａ〜１２Ｄの放射中心にＺ軸方向で重なる位置に配置されることになる。
【００８８】
［他の実施の形態］
図１６は、本発明の他の実施形態に係る光学式位置検出装置１０に用いた受発光ユニットの説明図である。上記実施の形態では、受光素子１３Ｂ、１３Ｃの各々に光源部１２Ｂ、１２Ｃを設けて受発光ユニット１５Ｂ、１５Ｃを構成したが、図１６に示すように、受光素子１３Ｂ（第１受光素子）および受光素子１３Ｃ（第２受光素子）に共通の光源部１２を設けて受発光ユニット１５を構成してもよい。
【００８９】
［位置検出システムの構成］
（位置検出システム１の具体例１）
図１７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、本形態の位置検出システム１において、光学式位置検出装置１０の構成は、図１〜図１６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。
【００９０】
図１〜図１６を参照して説明した位置検出システム１は、図１７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１６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。
【００９１】
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指先等の対象物体Ｏｂを接近させれば、かかる対象物体Ｏｂの位置を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。
【００９２】
（位置検出システム１の具体例２）
図１８を参照して、視認面構成部材４０としてスクリーンを用い、位置検出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１８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、本形態の位置機能付き投射型表示システムにおいて、光学式位置検出装置１０の構成は、図１〜図１６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。
【００９３】
図１８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。
【００９４】
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指先等の対象物体Ｏｂを接近させれば、かかる対象物体Ｏｂの位置を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。
【００９５】
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。
【００９６】
（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。
【００９７】
また、視認面構成部材は、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】
【００９８】
１・・位置検出システム、１０・・光学式位置検出装置、１０Ｒ、１０Ｒab、１０Ｒcd・・検出対象空間、１２Ａ・・光源部（第３光源部）、１２Ｂ・・光源（第１光源部）、１２Ｃ・・光源部（第２光源部）、１２Ｄ・・光源部（第４光源部）、１３Ａ・・受光素子（第３受光素子）、１３Ｂ・・受光素子（第１受光素子）、１３Ｃ・・受光素子（第２受光素子）、１３Ｄ・・受光素子（第４受光素子）、１５Ａ・・受発光ユニット（第３受発光ユニット）、１５Ｂ・・受発光ユニット（第１受発光ユニット）、１５Ｃ・・受発光ユニット（第２受発光ユニット）、１５Ｄ・・受発光ユニット（第４受発光ユニット）、４０・・視認面構成部材、４１・・視認面、５０・・位置検出部、１１０・・表示装置、１２０・・光源、１２１・・第１光源、１２２・・第２光源、１００・・入力機能付き表示システム、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】
互いに直交する第１方向および第２方向によって規定される仮想面に沿って検出光を放射状に出射する光源部と、
前記仮想面に直交する第３方向からみたとき前記検出光の放射中心と重なる位置に設けられ、対象物体で反射した前記検出光を受光する受光素子と、
該受光素子での受光強度に基づいて前記対象物体の位置を検出する位置検出部と、
を有し、
前記受光素子として、第１受光素子と、該第１受光素子に対して前記第３方向の一方側に配置されて当該第３方向からみたときに前記第１受光素子に重なり、前記仮想面内方向において受光面に対する法線方向が前記第１受光素子と相違する第２受光素子と、
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】
前記光源部として、前記第１受光素子の受光角度範囲と少なくとも一部が重なる角度範囲を検出光出射角度範囲とする第１光源部と、前記第２受光素子の受光角度範囲と少なくとも一部が重なる角度範囲を検出光出射角度範囲とする第２光源部と、が設けられ、
前記第３方向からみたとき、前記第１光源部から出射される前記検出光の放射中心と、前記第２光源部から出射される前記検出光の放射中心とが重なっていることを特徴とする請求項１に記載の光学式位置検出装置。
【請求項３】
前記第１光源部と前記第２光源部とは、前記第３方向の異なる位置に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の光学式位置検出装置。
【請求項４】
前記第１受光素子および前記第１光源部は、第１受発光ユニットを構成し、
前記第２受光素子および前記第２光源部は、第２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３に記載の光学式位置検出装置。
【請求項５】
前記光源部として、さらに、前記第１光源部の検出光出射角度範囲と少なくとも一部が重なる角度範囲に検出光を放射状に出射する第３光源部と、前記第２光源部の検出光出射角度範囲と少なくとも一部が重なる角度範囲に検出光を放射状に出射する第４光源部と、が設けられ、
前記受光素子として、さらに、前記第３光源部の検出光出射角度範囲と少なくとも一部が重なる角度範囲を受光角度範囲とし、前記第３方向からみたとき前記第３光源部から出射される前記検出光の放射中心と重なる第３受光素子と、前記第４光源部の検出光出射角度範囲と少なくとも一部が重なる角度範囲を受光角度範囲とし、前記第３方向からみたとき前記第４光源部から出射される前記検出光の放射中心と重なる第４受光素子と、が設けられ、
前記第３受光素子および前記第３光源部は、前記第１受発光ユニットに対して前記第２方向の一方側で離間する位置で第３受発光ユニットを構成し、
前記第４受光素子および前記第４光源部は、前記第３受発光ユニットに対して前記第１方向の一方側で離間する位置で第４受発光ユニットを構成しており、
前記第１受発光ユニットおよび前記第２受発光ユニットは、前記第３受発光ユニットと前記第４受発光ユニットとを結んで前記第１方向に延びる仮想の線分に対する垂直二等分線上において前記線分から前記第２方向の他方側に離間する位置に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の光学式位置検出装置。
【請求項６】
前記仮想面内方向において、前記第１受光素子の受光面に対する法線方向と前記垂直二等分線とが成す角度、前記第２受光素子の受光面に対する法線方向と前記垂直二等分線とが成す角度、前記第３受光素子の受光面に対する法線方向と前記垂直二等分線とが成す角度、および前記第４受光素子の受光面に対する法線方向と前記垂直二等分線とが成す角度は６０°以下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装置。
【請求項７】
前記仮想面内方向において、前記第３受光素子の受光面に対する法線方向と前記垂直二等分線とが成す角度は、前記第１受光素子の受光面に対する法線方向と前記垂直二等分線とが成す角度以下であり、
前記第４受光素子の受光面に対する法線方向と前記垂直二等分線とが成す角度は、前記第２受光素子の受光面に対する法線方向と前記垂直二等分線とが成す角度以下である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、
互いに直交する第１方向および第２方向によって規定される仮想面に沿って検出光を放射状に出射する光源部と、
前記仮想面に直交する第３方向からみたとき前記検出光の放射中心と重なる位置に設けられ、対象物体で反射した前記検出光を受光する受光素子と、
該受光素子での受光強度に基づいて前記対象物体の位置を検出する位置検出部と、
を有し、
前記受光素子として、第１受光素子と、該第１受光素子に対して前記第３方向で重なる位置に設けられ、前記仮想面内方向において受光面に対する法線方向が前記第１受光素子と相違する第２受光素子と、
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、
互いに直交する第１方向および第２方向によって規定される仮想面に沿って検出光を放射状に出射する光源部と、
前記仮想面に直交する第３方向からみたとき前記検出光の放射中心と重なる位置に設けられ、対象物体で反射した前記検出光を受光する受光素子と、
該受光素子での受光強度に基づいて前記対象物体の位置を検出する位置検出部と、
を有し、
前記受光素子として、第１受光素子と、該第１受光素子に対して前記第３方向で重なる位置に設けられ、前記仮想面内方向において受光面に対する法線方向が前記第１受光素子と相違する第２受光素子と、
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】
互いに直交する第１方向および第２方向によって規定される仮想面に沿って検出光を放射状に出射する光源部と、
前記仮想面に直交する第３方向からみたとき前記検出光の放射中心と重なる位置に設けられ、対象物体で反射した前記検出光を受光する受光素子と、
該受光素子での受光強度に基づいて前記対象物体の位置を検出する位置検出部と、
を有し、
前記受光素子として、第１受光素子と、該第１受光素子に対して前記第３方向の一方側に配置されて当該第３方向からみたときに前記第１受光素子に重なり、前記仮想面内方向において受光面に対する法線方向が前記第１受光素子と相違する第２受光素子と、
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】
前記光源部として、前記第１受光素子の受光角度範囲と少なくとも一部が重なる角度範囲を検出光出射角度範囲とする第１光源部と、前記第２受光素子の受光角度範囲と少なくとも一部が重なる角度範囲を検出光出射角度範囲とする第２光源部と、が設けられ、
前記第３方向からみたとき、前記第１光源部から出射される前記検出光の放射中心と、前記第２光源部から出射される前記検出光の放射中心とが重なっていることを特徴とする請求項１に記載の光学式位置検出装置。
【請求項３】
前記第１光源部と前記第２光源部とは、前記第３方向の異なる位置に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の光学式位置検出装置。
【請求項４】
前記第１受光素子および前記第１光源部は、第１受発光ユニットを構成し、
前記第２受光素子および前記第２光源部は、第２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３に記載の光学式位置検出装置。
【請求項５】
前記光源部として、さらに、前記第１光源部の検出光出射角度範囲と少なくとも一部が重なる角度範囲に検出光を放射状に出射する第３光源部と、前記第２光源部の検出光出射角度範囲と少なくとも一部が重なる角度範囲に検出光を放射状に出射する第４光源部と、が設けられ、
前記受光素子として、さらに、前記第３光源部の検出光出射角度範囲と少なくとも一部が重なる角度範囲を受光角度範囲とし、前記第３方向からみたとき前記第３光源部から出射される前記検出光の放射中心と重なる第３受光素子と、前記第４光源部の検出光出射角度範囲と少なくとも一部が重なる角度範囲を受光角度範囲とし、前記第３方向からみたとき前記第４光源部から出射される前記検出光の放射中心と重なる第４受光素子と、が設けられ、
前記第３受光素子および前記第３光源部は、前記第１受発光ユニットに対して前記第２方向の一方側で離間する位置で第３受発光ユニットを構成し、
前記第４受光素子および前記第４光源部は、前記第３受発光ユニットに対して前記第１方向の一方側で離間する位置で第４受発光ユニットを構成しており、
前記第１受発光ユニットおよび前記第２受発光ユニットは、前記第３受発光ユニットと前記第４受発光ユニットとを結んで前記第１方向に延びる仮想の線分に対する垂直二等分線上において前記線分から前記第２方向の他方側に離間する位置に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の光学式位置検出装置。
【請求項６】
前記仮想面内方向において、前記第１受光素子の受光面に対する法線方向と前記垂直二等分線とが成す角度、前記第２受光素子の受光面に対する法線方向と前記垂直二等分線とが成す角度、前記第３受光素子の受光面に対する法線方向と前記垂直二等分線とが成す角度、および前記第４受光素子の受光面に対する法線方向と前記垂直二等分線とが成す角度は６０°以下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装置。
【請求項７】
前記仮想面内方向において、前記第３受光素子の受光面に対する法線方向と前記垂直二等分線とが成す角度は、前記第１受光素子の受光面に対する法線方向と前記垂直二等分線とが成す角度以下であり、
前記第４受光素子の受光面に対する法線方向と前記垂直二等分線とが成す角度は、前記第２受光素子の受光面に対する法線方向と前記垂直二等分線とが成す角度以下である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、
互いに直交する第１方向および第２方向によって規定される仮想面に沿って検出光を放射状に出射する光源部と、
前記仮想面に直交する第３方向からみたとき前記検出光の放射中心と重なる位置に設けられ、対象物体で反射した前記検出光を受光する受光素子と、
該受光素子での受光強度に基づいて前記対象物体の位置を検出する位置検出部と、
を有し、
前記受光素子として、第１受光素子と、該第１受光素子に対して前記第３方向で重なる位置に設けられ、前記仮想面内方向において受光面に対する法線方向が前記第１受光素子と相違する第２受光素子と、
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、
互いに直交する第１方向および第２方向によって規定される仮想面に沿って検出光を放射状に出射する光源部と、
前記仮想面に直交する第３方向からみたとき前記検出光の放射中心と重なる位置に設けられ、対象物体で反射した前記検出光を受光する受光素子と、
該受光素子での受光強度に基づいて前記対象物体の位置を検出する位置検出部と、
を有し、
前記受光素子として、第１受光素子と、該第１受光素子に対して前記第３方向で重なる位置に設けられ、前記仮想面内方向において受光面に対する法線方向が前記第１受光素子と相違する第２受光素子と、
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８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１３−２４５７９（Ｐ２０１３−２４５７９Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５６４３２（Ｐ２０１１−１５６４３２）
【出願日】平成２３年７月１５日（２０１１．７．１５）
【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２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１５日（２０１１．７．１５）
【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 ]