JP2010015969A - 照明装置及び電気光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光学式位置検出手段を低コストかつ低消費電力に構成する。
【解決手段】照明装置１０は、照明光Ｌ１を放出する照明用光源１１と、第１の位置検出光Ｌ２ａを放出する第１の位置検出用光源１２Ａと、第２の位置検出光Ｌ２ｂを放出する第２の位置検出用光源１２Ｂと、照明光並びに第１の位置検出光を採り込む第１の光入射面１３ａａと照明光並びに第１の位置検出光を出射する第１の光入射面と隣接するとともに交差する光出射面１３ａｃとを有する第１の導光板１３Ａと、第１の導光板と平面的に重ねて配置され第２の位置検出光を採り込む第２の光入射面１３ｂａと第２の位置検出光を出射する第２の光出射面と隣接するとともに交差する第２の光出射面１３ｂｃとを有する第２の導光板１３Ｂと、を具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は照明装置及び電気光学装置に係り、特に、光学式位置検出手段を備えた表示機器に用いる場合に好適な照明装置の構成に関する。

一般に、液晶表示体などの電気光学装置を備えた表示機器には、表示画面を視認可能とするために、或いは、その視認性を高めるために、バックライト等の照明装置が用いられる場合がある。また、上記表示機器には、表示画面にタッチパネル等の指示位置検出手段が設けられる場合もあり、この場合には、表示画面の特定箇所をペンや指などで指示することで、当該指示位置が検出され、情報処理装置等に入力される。

上記のタッチパネル等の指示位置検出手段（位置座標入力手段）としては、表示画面への接触状態を機械的・電気的に検出するための静電容量式若しくは抵抗膜式等のタッチパネルが知られている他、例えば、表示画面に沿って多数の赤外線を縦横に走らせるとともにこれらの赤外線を検出する光検出器を対応して設けることで、これらの赤外線を指等で遮断したときに当該指等の位置座標を検出可能とした光学式タッチパネルが知られている。一般に光学式タッチパネルといっても種々のものが知られているが、例えば、以下の特許文献１及び２に記載されているものがある。
特開２００４−２９５６４４号公報 特開２００４−３０３１７２号公報

しかしながら、前述の光学式タッチパネルでは、表示画面の近傍に検出すべき位置座標の分解能に対応する多数の光源及び光検出器或いは光スイッチや導光構造などを配列させる必要があるので、光学素子の数が多くなるために高い製造コストを負担しなければならず、また、消費電力が増大するという問題点がある。

そこで、本発明は上記問題点を解決するものであり、光学式位置検出手段を低コストかつ低消費電力となるように構成できる照明装置、及び、これを用いた電気光学装置（表示装置）を実現することにある。

斯かる実情に鑑み、本発明の照明装置は、照明光を放出する照明用光源と、第１の位置検出光を放出する第１の位置検出用光源と、第２の位置検出光を放出する第２の位置検出用光源と、前記照明光並びに前記第１の位置検出光を内部に採り込む第１の光入射面と、当該第１の光入射面と隣接するとともに交差し、内部を伝播する前記照明光並びに前記第１の位置検出光を出射する第１の光出射面とを有する第１の導光板と、該第１の導光板と平面的に重ねて配置され、前記第２の位置検出光を内部に採り込む第２の光入射面と、当該第２の光入射面と隣接するとともに交差し、内部を伝播する前記第２の位置検出光を前記第１の位置検出光と並行して出射する第２の光出射面とを有する第２の導光板と、を具備することを特徴とする。

この発明によれば、照明用光源から放出される照明光が第１の導光板の第１の光入射面から内部に採り込まれ、内部を伝播して第１の光出射面から出射されて照明作用を果たすとともに、第１の位置検出用光源から放出された第１の位置検出光が同じ第１の導光板の第１の光入射面から内部に取り込まれ、内部を伝播した後に第１の光出射面から並行して出射され、さらに、第２の位置検出用光源から放出された第２の位置検出光が第２の導光板の第２の光入射面から内部に取り込まれ、内部を伝播した後に第２の光出射面から第１の位置検出光と並行して出射されるので、その出射側に光検出器が設けられれば、対象物体が配置されると、第１の位置検出光と第２の位置検出光が反射されて光検出器にて検出される。ここで、対象物体の位置に応じて光検出器が検出する第１の位置検出光と第２の位置検出光の伝播距離が変わるので、第１の位置検出光と第２の位置検出光の検出状態に応じて対象物体の位置情報を取得することが可能になる。したがって、照明光と第１の位置検出光を第１の導光板の第１の光入射面より採り込むとともに、第２の位置検出光を第２の導光板の第２の光入射面より採り込むことで、第１の位置検出用光源と第２の位置検出用光源の位置を離間させても、或いは、第１の位置検出光と第２の位置検出光の伝播方向を異ならせても、それぞれの導光板の導光構造を最適化することで両位置検出光を効率的に伝播させることが可能になる。したがって、位置検出用光源の数を減らしても対象物体の位置情報を確実に取得することが可能になるので、照明装置に対し低コストかつ低消費電力となるように位置検出機能を組み込むことができる。

本発明の一の態様においては、前記第１の導光板において前記第１の光入射面は前記第１の光出射面の一方側に配置され、前記第２の導光板において前記第２の光入射面は前記第２の光出射面の他方側に配置される。位置検出手段としては、第１の位置検出用光源と第２の位置検出用光源が異なる位置にあれば対象物体の位置情報の取得そのものは可能であるが、第１の導光板及び第２の導光板において異なる方向にある第１の光入射面と第２の光入射面からそれぞれ第１の位置検出光と第２の位置検出光を各導光板の内部に採り込む構成とすることにより、両位置検出光を各導光板の内部において異なる方向に伝播させることができるので、両位置検出光により対象物体の位置情報をより精度よく取得可能になる。

本発明の他の態様においては、前記第１の導光板は、前記第１の光入射面の側からその反対側の外縁部に向けて内部伝播光に対する前記第１の光出射面からの出射光の光量比率が増加する導光構造を備える。これによれば、照明光及び第１の位置検出光が第１の光入射面から採り込まれた後に内部を伝播していく場合、上記導光構造によって内部伝播方向に見たときの出射光量の低下を抑制できるので、全体として内部伝播方向に沿った照明輝度及び第１の位置検出光の輝度の均一化を図ることができる。

本発明の異なる態様においては、前記第２の導光板は、前記第２の光入射面の側からその反対側の外縁部に向けて内部伝播光に対する前記第２の光出射面からの出射光の光量比率が増加する導光構造を備える。これによれば、当該導光構造によって第２の位置検出光の内部伝播方向に見たときの出射光量の低下を抑制できるので、全体として内部伝播方向に沿った第２の位置検出光の輝度を均一化することができる。

本発明の別の態様においては、前記照明用光源は複数設けられ、該複数の照明用光源の一部が前記第１の光入射面に対向配置され、前記複数の照明用光源の他の一部が前記第２の光入射面に対向配置される。これによれば、照明用光源が第１の光入射面と第２の光入射面とにそれぞれ対向配置されることで、照明光を両光入射面からそれぞれ対応する位置検出光とともに伝播させることができるので、全体として照明光と位置検出光の入光効率を高めることができる。

次に、本発明の別の照明装置は、照明光を放出する照明用光源と、第１の位置検出光を放出する第１の位置検出用光源と、第２の位置検出光を放出する第２の位置検出用光源と、前記照明光を内部に採り込む光入射面と、当該光入射面と隣接するとともに交差し、内部を伝播する前記照明光を出射する光出射面とを有する照明用導光板と、該照明用導光板と平面的に重ねて配置され、前記第１の位置検出光及び前記第２の位置検出光を内部に採り込む光入射面と、当該光入射面と隣接するとともに交差し、内部を伝播する前記第１の位置検出光及び前記第２の位置検出光を前記光入射面への入射方向と交差する方向に並行して出射する光出射面とを有する位置検出用導光板と、を具備することを特徴とする。

この発明によれば、照明用光源から放出される照明光が照明用導光板の光入射面から内部に採り込まれ、内部を伝播して光出射面から出射されて照明作用を果たすとともに、第１の位置検出用光源から放出された第１の位置検出光及び第２の位置検出用光源から放出された第２の位置検出光が位置検出用導光板の光入射面から内部に取り込まれ、内部を伝播した後に光出射面から並行して出射されるので、その出射側に光検出器が設けられれば、対象物体が配置されると、第１の位置検出光と第２の位置検出光が反射されて光検出器にて検出される。ここで、対象物体の位置に応じて光検出器が検出する第１の位置検出光と第２の位置検出光の伝播距離が変わるので、第１の位置検出光と第２の位置検出光の検出状態に応じて対象物体の位置情報を取得することが可能になる。したがって、照明用導光板と位置検出用導光板を別々に設けて平面的に重ねることで、それぞれの導光板の導光構造を最適化することで照明作用と位置検出作用とを効率的かつ良好に実現できる。したがって、位置検出用光源の数を減らしても対象物体の位置情報を確実に取得することが可能になるので、照明装置に対し低コストかつ低消費電力となるように位置検出機能を組み込むことができる。

本発明においては、照明用導光板と位置検出用導光板を別々に備えていることにより、照明用導光板と位置検出用導光板の導光構造をそれぞれの機能に合わせて独立して設定することができるという利点がある。すなわち、照明機能を高めるために、照明用導光板の導光構造を照明用光源の放出する光の波長分布や指向性、照明用光源の位置や配列態様に適合させることができると同時に、位置検出機能を高めるために、位置検出用導光板の導光構造を位置検出用光源の放出する光の波長分布や指向性、位置検出用光源の配置に適合させることができる。

たとえば、照明用光源の照明用導光板に対する配置や配列の態様と、第１及び第２の位置検出用光源の位置検出用導光板に対する配置や配列の態様とは一般的に異なるため、照明用導光板の照明輝度の偏りや位置検出用導光板の位置検出光の偏りを軽減するために、これらの光源の配置や配列の態様の相違に応じて各導光板における内部伝搬光に対する出射光の光量比率のパターンを異なるものとすることが好ましい。

また、照明用光源から放出される光と位置検出用光源から放出される光の波長が異なる場合、たとえば、照明用光源から放出される光が可視光を中心とする波長分布を備えているのに対して、位置検出用光源から放出される光が赤外光を中心とする波長分布を備えている場合等には、共通の光散乱構造（内部伝搬光を散乱させることで出射光の光量比率を設定するための導光構造の一部）に対する、波長の短い照明用光源から放出される光に対する光散乱特性と、波長の長い位置検出用光源から放出される光に対する光散乱特性とは異なるものとなるので、各導光板の光散乱構造をそれぞれの波長に応じた光散乱特性に合わせて変えることが好ましい。

本発明の一の態様においては、前記第１の位置検出用光源と前記第２の位置検出用光源とは、前記位置検出用導光板を挟んで互いに対向する位置に配置される。第１の位置検出用光源と第２の位置検出用光源とが位置検出用導光板を挟んで互いに対向することにより、位置検出用導光板の両側から第１の位置検出光と第２の位置検出光を位置検出用導光板へ入射させ、当該位置検出用導光板の内部において互いに反対方向に伝搬させることができるため、両光源を結ぶ線に沿った方向の対象物体の位置を検出するに際して、当該位置が変化すると第１の位置検出光と第２の位置検出光の位置検出用導光板内部における伝搬距離が相互に逆の相関を有することとなることから、両位置検出光を用いることで上記方向の対象物体の位置をより高い精度で検出することが可能になる。

本発明の他の態様においては、前記位置検出用導光板は、前記光入射面として、前記光出射面の一方側に配置された辺に形成された第１の光入射面と、前記光出射面の他方側に配置された辺に第２の光入射面とを有し、前記第１の位置検出用光源が前記第１の光入射面に対向配置され、前記第２の位置検出用光源が前記第２の光入射面に対向配置される。

本発明の別の態様においては、前記照明用導光板は、前記光入射面の側からその反対側の外縁部に向けて内部伝播光に対する前記光出射面からの出射光の光量比率が増加する導光構造を備える。

本発明のさらに別の態様においては、前記位置検出用導光板は、前記第１の位置検出用光源と前記第２の位置検出用光源とを結ぶ線に沿って、当該線の中間点に向けて内部伝搬光に対する前記光出射面からの出射光の光量比率が増加する導光構造を備える。これによれば、第１の位置検出用光源と第２の位置検出用光源の近傍では位置検出用導光板の内部伝搬光に対する出射光の光量比率が小さく、中間点に向けて当該光量比率が増加する導光構造を備えることにより、位置検出用導光板の光出射面から出射される位置検出光の均一性を高めることができる。

なお、上記のように、照明用導光板と位置検出用導光板は、照明用光源又は位置検出用光源と対向し、各光源から放出される光を入射する光入射面と、各導光板の内部を伝搬させた後に光を出射させる光出射面とが交差するように設けられている場合において、照明用導光板及び位置検出用導光板の導光構造としては、光入射面より入射した光を光出射面に沿って伝搬させる導光路に加えて、該導光路の内部、光出射面上、或いは、光出射面と対向する対面上に形成された光散乱構造を設ける。この光散乱構造は、導光路を伝搬する内部伝搬光を所定の光量比率で光出射面から出射させるために当該内部伝搬光の少なくとも一部を散乱させる構造であり、たとえば、導光板の内部に分散された粒子、表面に形成された粗面などの表面凹凸構造やプリズム構造、表面上に形成された散乱層などが挙げられる。

上記の各発明においては、前記第１の位置検出用光源と前記第２の位置検出用光源が前記各導光板の互いに対向する辺側にそれぞれ形成されることが好ましい。各導光板の両側の互いに対向する辺側に第１の位置検出用光源と第２の位置検出用光源が配置されることで、第１の位置検出光と第２の位置検出光を両側から各導光板内に入光させることができるため、両光源を結ぶ線に沿った方向の位置情報をより精度よく検出することが可能になる。

本発明において、前記第１の導光板及び前記第２の導光板に対し前記第１の位置検出光及び前記第２の位置検出光の出射側に配置され、対象物体による前記第１の位置検出光及び前記第２の位置検出光の反射光を検出する光検出器と、前記光検出器が受信した前記第１の位置検出光と前記第２の位置検出光の光量比率に応じた前記物体の位置情報を求める位置情報取得手段をさらに具備することが好ましい。このような位置情報取得手段によれば、たとえば、各導光板の内部を伝播する第１の位置検出光と第２の位置検出光が光出射面よりそれぞれ出射された後、対象物体において反射されることで光検出器にて検出されたとき、第１の位置検出光の強度と第２の位置検出光の強度の比から両位置検出光の減衰係数の比を求めることで、最終的に両位置検出光の導光板の内部の伝播距離に対応する対象物体の位置情報を取得することができる。

次に、本発明の電気光学装置は、照明光を放出する照明用光源と、第１の位置検出光を放出する第１の位置検出用光源と、第２の位置検出光を放出する第２の位置検出用光源と、前記照明光並びに前記第１の位置検出光を内部に採り込む第１の光入射面と、当該第１の光入射面と隣接するとともに交差し、内部を伝播する前記照明光並びに前記第１の位置検出光を出射する第１の光出射面とを有する第１の導光板と、該第１の導光板と平面的に重ねて配置され、前記第２の位置検出光を内部に採り込む第２の光入射面と、前記第２の光入射面と隣接するとともに交差し、内部を伝播する前記第２の位置検出光を前記第１の位置検出光と並行して出射する第２の光出射面とを有する第２の導光板と、前記第１の導光板に対して前記照明光の出射方向に配置される電気光学パネルと、前記第１の導光板及び前記第２の導光板に対し前記第１の位置検出光及び前記第２の位置検出光の出射側に配置され、対象物体による前記第１の位置検出光及び前記第２の位置検出光の反射光を検出する光検出器と、を具備することを特徴とする。

また、本発明の別の電気光学装置は、照明光を放出する照明用光源と、第１の位置検出光を放出する第１の位置検出用光源と、第２の位置検出光を放出する第２の位置検出用光源と、前記照明光を内部に採り込む光入射面と、当該光入射面と隣接するとともに交差し、内部を伝播する前記照明光を出射する光出射面とを有する照明用導光板と、該照明用導光板と平面的に重ねて配置され、前記第１の位置検出光及び前記第２の位置検出光を内部に採り込む光入射面と、前記光入射面と隣接するとともに交差し、内部を伝播する前記第１の位置検出光及び前記第２の位置検出光を前記光入射面への入射方向と交差する方向に並行して出射する光出射面とを有する位置検出用導光板と、前記照明用導光板に対して前記照明光の出射方向に配置される電気光学パネルと、前記位置検出用導光板に対し前記第１の位置検出光及び前記第２の位置検出光の出射側に配置され、対象物体による前記第１の位置検出光及び前記第２の位置検出光の反射光を検出する光検出器と、を具備することを特徴とする。

これらの電気光学装置において電気光学パネルが透過型パネルである場合には、照明光の出射方向と、第１の位置検出光及び第２の位置検出光の出射方向とを同一に設定し、電気光学パネルを照明光で透過照明してその透過光により表示画面を視認可能に構成するとともに、第１の位置検出光及び第２の位置検出光も電気光学パネルを透過して電気光学パネルの側に出射されるように構成することにより、電気光学パネルに対し導光板とは反対側に配置される対象物体の反射光を光検出器にて検出するように構成できる。この場合、光検出器は電気光学パネルに対し各導光板とは反対側に配置してもよく、電気光学パネル内に配置してもよく、或いは、電気光学パネルの各導光板側に配置してもよい。

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。

[第１実施形態]
図１は本発明に係る第１実施形態の照明装置及び電気光学装置の構成を模式的に示す概略断面図、図２は照明装置の光源及び導光板を背面側から見た様子を模式的に示す背面斜視図である。

本実施形態の照明装置１０は、照明光Ｌ１を放出する照明用光源１１と、位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂを放出する位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂと、これらの光が入射する第１の導光板１３Ａ及び第２の導光板１３Ｂと、導光板１３Ａ及び１３Ｂの背後に配置される反射板１４と、上記位置検出光の出射側に配置された光検出器１５とを備えている。また、導光板１３Ａ、１３Ｂはアクリル樹脂やポリカーボネート樹脂等の透明導光体からなる。第１の導光板１３Ａは、一方の辺の端面である第１の光入射面１３ａａと、この光入射面と隣接するとともに交差（図示例では直交）する光出射面１３ａｃと、この光出射面１３ａｃの反対側の背面１３ａｄとを有する。また、第２の導光板１３Ｂは、第１の光入射面１３ａａとは異なる方向にある辺の端面である第２の光入射面１３ｂａを有する光入射面と、この光入射面と隣接するとともに交差（図示例では直交）する光出射面１３ｂｃと、この光出射面１３ｂｃの反対側の背面１３ｂｄとを有する。さらに、導光板１３Ａ、１３Ｂの光出射側には、必要に応じて、照明光の均一化を図るための光拡散板、照明光の指向性を高めるためのプリズムシート等の集光板などの光学シート１６が適宜に配置される。

上記照明装置１０の光出射側には、透過型の液晶表示体等よりなる電気光学パネル２０が配置される。この電気光学パネル２０は、たとえば、透明な基板２１と２２をシール材２３で貼り合わせ、基板間に液晶２４を配置してなり、この液晶２４の配向状態を図示しない電極によりそれぞれ制御可能に構成した複数の画素を備えている。なお、必要に応じて基板２１及び２２の外面側には偏光板（図示せず）が配置される。各画素は、半導体ＩＣチップ等よりなる駆動回路２５が出力する駆動信号によって駆動され、画素ごとに所定の透過状態となるように制御される。

電気光学パネル２０の照明装置１０とは反対側には光透過性を有する表装板３０が配置され、この表装板３０の外面（電気光学パネル２０とは反対側の面）上に光検出器１５が配置される。この光検出器１５はフォトダイオード等の受光素子であり、上記位置検出光の強度を検出可能となるように構成される。例えば、後述するように位置検出光が赤外線であれば、光検出器１５も赤外線に感度を有する受光素子で構成される。

照明用光源１１は例えばＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光素子で構成され、図示しない駆動回路から出力される駆動信号に応じて例えば白色の照明光Ｌ１を放出する。図２に示すように、複数の照明用光源１１が第１の光入射面１３ａａに沿って配列される。

位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂは例えばＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光素子で構成され、図示しない駆動回路から出力される駆動信号に応じて例えば赤外線である位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂを放出する。位置検出光は特に限定されないが、後述する信号処理等によって上記照明光Ｌ１や外光と区別して検出可能なものが好ましく、上記照明光Ｌ１とは波長分布や発光態様が異なることが好ましい。また、本発明の対象物体Ｏｂにより効率的に反射される波長域を有することが好ましい。例えば対象物体Ｏｂが指等の人体であれば、人体の表面で反射率の高い赤外線（特に可視光領域に近い近赤外線）であることが望ましい。位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂは本質的に複数設けられ、相互に異なる位置から位置検出光を放出するように構成される。後述するように、上記位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂと同様の図２に二点鎖線で示す位置検出用光源１２Ｃ、１２Ｄをさらに設けることも可能である。

図２に示すように、導光板１３Ａ、１３Ｂはそれぞれ平面視矩形状に構成され、第１の導光板１３Ａと第２の導光板１３Ｂは平面的に重なるように配置される。そして、その互いに対向する辺側にそれぞれ上記第１の光入射面１３ａａと第２の光入射面１３ｂａが設けられる。第１の光入射面１３ａａにはその辺に沿って複数の照明用光源１１が配列される。そして、照明光Ｌ１は第１の光入射面１３ａａから内部に採り込まれ、その内部を反対側の外縁部１３ａｂへ向けて伝播していく。

本実施形態の第１の導光板１３Ａは本質的に第１の光入射面１３ａａ側から反対側の外縁部１３ａｂに向けて内部伝播光に対する光出射面１３ａｃからの出射光の光量比率が単調に増加する第１の導光構造ＬＧＡを有している。この第２の導光構造ＬＧＡは、図２では一点鎖線で光出射面１３ａｃ上に仮想円により模式的に示してあるが、例えば、第１の導光板１３Ａの光出射面１３ａｃ又は背面１３ａｄに形成された光偏向用若しくは光散乱用の微細な凹凸形状の屈折面の面積、印刷層の形成密度などを上記内部伝播方向に向けて徐々に高めることで実現される。このような導光構造ＬＧＡを設けることで、第１の光入射面１３ａａから入射した照明光Ｌ１及び位置検出光Ｌ２ａは光出射面１３ａｃからほぼ均一に出射され、その結果、第１の導光板１３Ａが面状光源として作用するように構成される。

また、第２の導光板１３Ｂは、第２の光入射面１３ｂａから反対側の外縁部１３ｂｂに向けて内部伝播光に対する光出射面ｂｃから出射光の光量比率が単調に増加する第２の導光構造ＬＧＢを有している。この第２の導光構造ＬＧＢは、図２では一点鎖線で光出射面１３ｂｃ上において上記光量比率の大小関係に対応する大小関係を備えた径を有する円により模式的に示してあるが、例えば、第２の導光板１３Ｂの光出射面１３ｂｃ又は背面１３ｂｄに形成された光偏向用若しくは光散乱用の微細な凹凸形状の屈折面の面積、印刷層の形成密度などを上記内部伝播方向に向けて徐々に高めることで実現される。このような導光構造ＬＧＢを設けることで、第２の光入射面１３ｂａから入射した位置検出光Ｌ２ｂは光出射面１３ｂｃからほぼ均一に出射される。

また、本実施形態では、第１の光入射面１３ａａに隣接する光出射側の表面部分（光出射面１３ａｃの外周部）には傾斜面１３ａｇが設けられ、これにより第１の導光板１３Ａの外周部では第１の光入射面１３ａａに向けて第１の導光板１３Ａの厚みが徐々に増加するように構成される。この傾斜面１３ａｇを有する入光構造によって光出射面１３ａｃが設けられる部分の厚みの増加を抑制しつつ、第１の光入射面１３ａａの高さを大きくして照明用光源１１の光放出領域の高さと対応するように形成される。これは、近年の表示装置の薄型化の要請に応えるために第１の導光板１３Ａの厚みを小さくしつつ、小型化が進展していない発光素子（照明用光源１１）からの放出光の採り込み効率を高めて照明輝度を向上させるためである。

位置検出用光源１２Ａは第１の導光板１３Ａの第１の光入射面１３ａａに対向配置される。より具体的には、位置検出用光源１２Ａは、第１の光入射面１３ａａに配列された照明用光源１１の列内で、第１の光入射面１３ａａが設けられる辺の中央部に配置される。また、位置検出用光源１２Ｂは第２の導光板１３Ｂの第２の光入射面１３ｂａに対向配置される。より具体的には、第２の位置検出用光源１２Ｂは第２の光入射面１３ｂａが設けられる辺の中央部に配置される。そして、第１の導光板１３Ａと第２の導光板１３Ｂは上述のように平面的に重なるように配置されるから、位置検出光Ｌ２ａとＬ２ｂの第１の導光板１３Ａ及び第２の導光板１３Ｂに対する入光位置を相互に離間させることができ、両位置検出光による後述する位置検出（第１の光入射面１３ａａと第２の光入射面１３ｂａを結ぶ線に沿った方向（Ｘ方向）の位置座標の検出の精度を高めることができる。

なお、第２の導光板１３Ｂにおいて、上記Ｘ方向と直交するＹ方向両側にある端面には位置検出用光源１２Ｃ、１２Ｄが対向配置される。位置検出用光源１２Ｃと１２Ｄは、図示のようにＹ方向に沿って相互に離間した位置に配置されることで、位置検出光Ｌ２ＣとＬ２Ｄの第２の導光板１３Ｂに対する入光位置を相互に離間させることができ、両位置検出光による後述する位置検出（Ｙ方向の位置座標の検出）の精度を高めることができる。

なお、上記構成では、第１の導光板１３Ａを電気光学パネル２０側に配置し、第２の導光板１３Ｂを反対側に配置して相互に平面的に重なるように構成しているが、これとは逆に、第２の導光板１３Ｂを電気光学パネル２０側に配置し、第１の導光板１３Ａを反対側に配置してもよい。

上記のように構成された第１実施形態においては、照明光Ｌ１は、第１の光入射面１３ａａから第１の導光板１３Ａに入射した後に内部を伝播しながら徐々に光出射面１３ａｃの全体から面状に出射し、電気光学パネル２０を通過して表装板３０を透過して視認側に出射する。この照明光Ｌ１は、電気光学パネル２０の各画素の光透過率がそれぞれ制御されることで形成される表示画像を視認可能に構成する。また、第１の位置検出光Ｌ２ａもまた、第１の光入射面１３ａａから第１の導光板１３Ａの内部を伝播しながら徐々に光出射面１３ａｃの全体から面状に出射し、電気光学パネル２０を通過して表装板３０を透過して出射する。このとき、表装板３０の表面上に対象物体Ｏｂが存在すると、この対象物体Ｏｂによる反射光が表装板３０上に配置された光検出器１５で検出される。

一方、位置検出光Ｌ２ｂ（Ｌ２ｃ、Ｌ２ｄも同じ。）は、第２の光入射面１３ｂａから第２の導光板１３Ｂに入射した後に内部を伝播しながら徐々に光出射面１３ｂｃの全体から面状に出射し、電気光学パネル２０及び表装板３０を透過して出射する。このとき、表装板３０の表面上に対象物体Ｏｂが存在すると、この対象物体Ｏｂによる反射光が表装板３０上に配置された光検出器１５で検出される。

そして、光検出器１５で検出される反射光の光量には、上記の複数の位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ（Ｌ２ｃ、Ｌ２ｄ）の寄与が含まれる。なお、光検出器１５を設ける位置は表装板３０上に限られず、図示の光検出器１５′のように、電気光学パネル２０の内部に設置されていてもよく、或いは、第１の導光板１３Ａ又は第２の導光板１３Ｂの表面上や背面上といった、対象物体Ｏｂからの反射光を検出可能な位置であればいずれに配置されていても構わない。

次に、上記光検出器１５での検出に基づいて対象物体Ｏｂの位置情報の取得方法について説明する。この位置情報の取得方法は種々のものが考えられるが、例えば、その一例として、二つの位置検出光の検出光量の比率に基づいてそれらの減衰係数の比率を求め、この減衰係数の比率から両位置検出光の伝播距離を求めることにより、対応する二つの光源を結ぶ方向の位置座標を求める方法が挙げられる。

より具体的には、第１の位置検出用光源として１２Ａを、第２の位置検出用光源として１２Ｂを用いる場合を挙げて説明すると、第１の位置検出用光源１２Ａの制御量（例えば電流量）、変換係数及び放出光量をＩａ、ｋａ及びＥａ、第２の位置検出用光源１２Ｂの制御量（電流量）、変換係数及び放出光量をＩｂ、ｋ及びＥｂとすれば、Ｅａ＝ｋ・Ｉａ、Ｅｂ＝ｋ・Ｉｂとなる。また、第１の位置検出光Ｌ２ａの減衰係数及び検出光量をｆａ及びＧａ、第２の位置検出光Ｌ２ｂの減衰係数及び検出光量をｆｂ及びＧｂとすれば、Ｇａ＝ｆａ・Ｅａ＝ｆａ・ｋ・Ｉａ、Ｇｂ＝ｆｂ・Ｅｂ＝ｆｂ・ｋ・Ｉｂとなる。

したがって、光検出器１５において両位置検出光の検出光量の比であるＧａ／Ｇｂが検出できるとすれば、Ｇａ／Ｇｂ＝（ｆａ・Ｅａ）／（ｆｂ・Ｅｂ）＝（ｆａ／ｆｂ）・（Ｉａ／Ｉｂ）となるから、放出光量の比Ｅａ／Ｅｂ及び制御量の比Ｉａ／Ｉｂに相当する値が分かれば、減衰係数の比ｆａ／ｆｂが判明する。この減衰係数の比と両位置検出光の伝播距離の比との間には正の相関があるので、この相関関係を予め設定しておくことで、対象物体Ｏｂの位置情報（第１の位置検出用光源から第２の位置検出用光源へ向かう方向の位置座標を得ることができる。

上記減衰係数の比ｆａ／ｆｂを求める方法としては、例えば、第１の位置検出用光源１２Ａと第２の位置検出用光源１２Ｂを逆相で点滅（例えば、矩形波状若しくは正弦波状の駆動信号を伝播距離の差に起因する位相差が無視できる周波数で相互に１８０度の位相差を持つように動作）させた上で、検出光量の波形を解析する。より現実的には、例えば、一方の制御量Ｉａを固定し（Ｉａ＝Ｉｍ）、検出波形が観測できなくなるように（すなわち、検出光量の比Ｇａ／Ｇｂが０となるように）他方の制御量Ｉｂを制御し、このときの制御量Ｉｂ＝Ｉｍ・（ｆａ／ｆｂ）から上記減衰係数の比ｆａ／ｆｂを導出する。

また、両制御量の和が常に一定Ｉｍ＝Ｉａ＋Ｉｂとなるように制御してもよい。この場合には、Ｉｂ＝Ｉｍ・ｆｂ／（ｆａ＋ｆｂ）となるので、ｆｂ／（ｆａ＋ｆｂ）＝αとすると、ｆａ／ｆｂ＝（１−α）／αにより、減衰係数の比が求まる。

本実施形態の場合、対象物体Ｏｂの図示Ｘ方向の位置情報は、第１の位置検出用光源１２Ａと第２の位置検出用光源１２Ｂを相互に逆相で駆動することで取得することができる。また、対象物体ＯｂのＹ方向の位置情報は、第１の位置検出用光源１２Ｃと第２の位置検出用光源１２Ｄを相互に逆相で駆動することで取得することができる。したがって、制御系において上記Ｘ方向とＹ方向の検出動作を順次行って対象物体Ｏｂの平面上の位置座標を取得できる。

また、第１の位置検出用光源として１２Ａと１２Ｃとを同相で駆動し、第２の位置検出用光源として１２Ｂと１２Ｄとを同相で駆動して、第１の位置検出用光源と第２の位置検出用光源とを相互に逆相で駆動して検出する場合と、第１の位置検出用光源として１２Ａと１２Ｄとを同相で駆動し、第２の位置検出用光源として１２Ｂと１２Ｃとを同相で駆動して、第１の位置検出用光源と第２の位置検出用光源とを相互に逆相で駆動して検出する場合とを切り換えて順次に座標を求めることでも、対象物体Ｏｂの平面上の位置座標を取得できる。このような位置検出用光源を複数同時に点灯する構成によれば、例えば、第１の位置検出用光源としての１２Ａ及び１２Ｃの側から、対向する第２の位置検出用光源としての１２Ｂ及び１２Ｄの側に向かう方向、あるいはその逆の方向の、位置検出にとって望ましい光出射面上の出射光量分布（位置検出光の良好な明暗の傾斜分布）が、１つの位置検出用光源を点灯する構成よりも広い幅の範囲で得られるため、より正確な位置検出が可能である。

本実施形態によれば、特に画素ごとに光変調状態を制御するタイプの電気光学パネルを照明しつつ、その表示画面上の対象物体Ｏｂの位置情報を検出することができるが、位置検出光を各導光板１３Ａ、１３Ｂの光入射面から入射させ、光入射面と交差（図示例では直交）する光出射面から出射させることで、従来の表示画面上に多数の光源や光検出器、或いは、光スイッチ等を配列させる方法に比べると、位置検出用の素子数を大幅に低減することができるため、大幅な構造の簡易化、製造コストの低減、及び消費電力の低減を図ることができる。また、本実施形態では、照明光Ｌ１と第１の位置検出光Ｌ２ａをこれに適合させた第１の導光構造ＬＧＡ（さらには傾斜面１３ａｇを備えた入光構造）を有する第１の導光板１３Ａの第１の光入射面１３ａａから入射させることで、両光を効率的かつ均一に第１の光出射面１３ａｃから出射させることができるとともに、第２の位置検出光Ｌ２ｂをこれに適合させた第２の導光構造ＬＧＢを有する第２の導光板１３Ｂの第２の光入射面１３ｂａから入射させることで、効率的かつ均一に第２の光出射面１３ｂｃから出射させることができる。したがって、各導光板１３Ａ、１３Ｂの内部伝播方向に沿った光の出射特性をそれぞれ制約を受けずに向上させることができるため、照明輝度や均一性を犠牲にすることなく、位置検出を精度よく行うことができる。

なお、本実施形態では、第１の光入射面１３ａａ及び第２の光入射面１３ｂａの辺の中央部にそれぞれ位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂを配置したが、例えば、第１の光入射面１３ａａの辺の両端部（照明用光源１１の列の両側）にそれぞれ位置検出用光源１２Ａと１２Ｂを対向配置し、第２の光入射面１３ｂａの辺の両端部にそれぞれ位置検出用光源１２Ｃと１２Ｄを対向配置させてもよい。このようにすると、各位置検出用光源から位置検出光を各導光板１３Ａ、１３Ｂにさらに効率的に入射させることができ、また、各光出射面１３ａｃ、１３ｂｃからより均一に位置検出光を出射させることができる。

［第２実施形態］
次に、図３及び図４を参照して本発明に係る第２実施形態について説明する。図３は本発明に係る第２実施形態の照明装置及び電気光学装置の構成を模式的に示す概略断面図、図４は照明装置の光源及び導光板を背面側から見た様子を模式的に示す背面斜視図である。

本実施形態では、上述の第１実施形態と同一部分には同一符号を付し、それらの説明は省略する。本実施形態が第１実施形態と異なる点は、第１実施形態の第２の導光板１３Ｂの第２の光入射面１３ｂａにも照明用光源１１を対向配置させた点にある。すなわち、本実施形態では、第１の導光板１３Ａと第２の導光板１３Ｂの双方において照明用光源１１により放出された照明光Ｌ１が相互に反対側から入射される。また、この場合、第２の導光板１３Ｂには、第１実施形態と異なり、上記傾斜面１３ａｇと同様に、第２の光入射面１３ｂａに隣接する傾斜面１３ｂｇが形成され、照明用光源１１から効率的に照明光を採り込むことができる入光構造が設けられている。このようにすると、照明輝度を更に高めることができる。

［第３実施形態］
次に、図５及び図６を参照して本発明に係る第３実施形態について説明する。図５は本発明に係る第３実施形態の照明装置及び電気光学装置の構成を模式的に示す概略断面図、図６は照明装置の光源及び導光板を背面側から見た様子を模式的に示す背面斜視図である。

本実施形態では、上述の第２実施形態と対応する部分には同一符号を付し、それらの説明は省略する。本実施形態は第２実施形態と同様の導光板１３Ａ′、１３Ｂ′を有するが、一方は照明用導光板１３Ａ′であり、他方が位置検出用導光板１３Ｂ′である点で異なる。そして、照明用導光板１３Ａ′の光入射面１３ａａには照明用光源１１を対向配置させ、位置検出用導光板１３Ｂ′の光入射面１３ｂａ、１３ｂｂにはそれぞれ位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂを対向配置させている。

照明用導光板１３Ａ′は、基本的には第１実施形態及び第２実施形態の第１の導光板１３Ａと同様に構成され、傾斜面１３ａｇを備えた入光構造と、第１の導光構造ＬＧＡを有する。光入射面１３ａａにはその辺に沿って複数の照明用光源１１が配列されている。

一方、位置検出用導光板１３Ｂ′には、相互に異なる辺に第１の光入射面１３ｂａと第２の光入射面１３ｂｂとが設けられ、第１の光入射面１３ｂａには位置検出用光源１２Ａが対向配置され、第２の光入射面１３ｂｂには位置検出用光源１２Ｂが対向配置される。第１の光入射面１３ｂａと第２の光入射面１３ｂｂは図示例の場合には相互に対向する辺にそれぞれ設けられている。

上記のように構成すると、照明用導光板１３Ａ′については、位置検出光に対する配慮を行わずに導光構造ＬＧＡを設定できるなど、照明用光源１１から放出される照明光Ｌ１を要求される照明性能に対応した出射特性とすることができ、位置検出用導光板１３Ｂ′については、照明光に対する配慮を行わずに導光構造ＬＧＢを設定できるなど、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂから放出される位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂを要求される位置検出性能に対応した出射特性とすることができるため、それぞれの性能を高レベルで両立させることが可能になる。

なお、本実施形態においても、さらに位置検出用光源１２Ｃ、１２Ｄを位置検出用導光板１３Ｂ′の適宜の位置に対向配置し、これらの光源からの位置検出光をも利用するように構成できる。例えば、図６に二点鎖線で示すように、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂが中央部にて対向配置される二辺とは異なる二辺の中央部にそれぞれ位置検出用光源１２Ｃ、１２Ｄを対向配置してもよく、また、光入射面１３ｂａ、１３ｂｂの各辺の両端部にそれぞれ光源１２Ａと１２Ｃ、１２Ｂと１２Ｄを対向配置してもよい。

［第４実施形態］
次に、図７を参照して本発明に係る第４実施形態について説明する。本実施形態では、上述の第２実施形態と対応する部分には同一符号を付し、それらの説明は省略する。本実施形態は上記第２実施形態の各光源と導光板との関係の変形例を示すものであり、上記第２実施形態では、照明用光源１１及び位置検出用光源１２Ａと１２Ｂが、相互に平面的に重なる導光板１３Ａ、１３Ｂの相互に対向する辺側に設けられた光入射面１３ａａ、１３ｂａにそれぞれ対向配置されているが、本実施形態では、光入射面１３ａａと１３ｂａが相互に隣接する辺側に設けられている点で異なる。

また、図示例の場合、光入射面１３ａａと１３ｂａが互いに異なる導光板１３Ａと１３Ｂにそれぞれ設けられている。このようにすると、それぞれの光入射面１３ａａと１３ｂａから入射する光が別々の導光板の内部を伝播し出射されるので、照明光や位置検出光の伝播特性や出射特性の相互の制約が少なくなる。このため、図示例のように隣接する辺側からそれぞれ光を導入しても、大きな障害は生じない。したがって、装置の構造配置に応じてより自由に構造設計を行うことができる。

本実施形態では、電気光学パネル２０として、一対の基板２１，２２のうち一方の基板２１が他方の基板２２より張り出してなる基板張出部上に配線（図示せず）が引き出され、これに接続された駆動回路２５が形成された配線回路領域２０Ｐが設けられている。この駆動回路２５は、上記基板張出部上に実装された半導体チップ等で構成される。図示例の配線回路領域２０Ｐは平面視Ｌ字状に構成され、上記の光入射面１３ａａとこれに対向配置される照明用光源１１及び位置検出用光源１２Ａ、並びに、上記の光入射面１３ｂａとこれに対向配置される照明用光源１１及び位置検出用光源１２Ｂと平面的に重なるように構成される。このように、各光源及び当該光源が対向配置される光入射面と、配線回路領域２０Ｐとを平面的に重なる側に設定することにより、無駄なスペースを低減し、装置のコンパクト化を図ることができる。

なお、さらに別の位置検出用光源１２Ｃと１２Ｄを設ける場合、例えば、図７に二点鎖線で示すように、導光板１３Ａの光入射面１３ａａと対向する辺に光源１２Ｃを対向配置させ、導光板１３Ｂの光入射面１３ｂａと対向する辺に光源１２Ｄを対向配置させることができる。このようにすると、位置検出の精度をさらに高めることができる。

本実施形態の特徴点である、隣接する辺側に二つの光入射面を設け、これらの光入射面にいずれかの光源を対向配置させるといった構成は上記の第１及び第３実施形態にもそれぞれ適用することができる。例えば、上記第１実施形態においては、例えば、第１の導光板１３Ａの第１の光入射面１３ａａに隣接する辺側に重なる第２の導光板１３Ｂの端面（図２において光源１２Ｄが対向配置している辺）を第２の光入射面として構成することができる。また、上記第３実施形態においては、例えば、照明用光源１１が対向配置されている照明用導光板１３Ａの光入射面１３ａａと隣接する辺側に重なる位置検出用導光板１３Ｂの辺に光入射面１３ｂａ、１３ｂｂを設定し、これらに位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂを対向配置させることができる。また、位置検出用導光板１３Ｂにおいて第１の光入射面１３ｂａと第２の光入射面１３ｂｂとを隣接する辺にそれぞれ形成してもよい。

［第５実施形態］
次に、図８乃至図１０を参照して本発明の第５実施形態について説明する。図８は本実施形態の概略構成を示す分解斜視図、図９は照明用導光板１３Ａ′の導光構造を示す平面図、図１０は位置検出用導光板１３Ｂ′の導光構造を示す平面図である。なお、本実施形態でも、第１乃至第４実施形態において示した光検出器１５、光学シート１６及び表装板３０を備えているが、図８ではこれらの図示を省略してある。また、本実施形態においても上記各実施形態と対応する部分には同一符号を付し、それらの説明は省略する。

本実施形態は、基本的に第３実施形態と同様に照明用導光板１３Ａ′と位置検出用導光板１３Ｂ′とを備えたものである。ただし、図８に示すように、本実施形態では照明用導光板１３Ａ′が電気光学パネル２０の側に配置され、位置検出用導光板１３Ｂ′が電気光学パネル２０とは反対側に配置されている点で第３実施形態とは異なる。しかしながら、後述するように、第３実施形態及び本実施形態のいずれにおいても、上記のような照明用導光板１３Ａ′と位置検出用導光板１３Ｂ′の相互の位置関係は任意に構成できる。

本実施形態において、照明用導光板１３Ａ′の導光構造と位置検出用導光板１３Ｂ′の導光構造とを別々に設計することで照明機能と位置検出機能とをそれぞれ独立して最適化できる点は第３実施形態と同様である。本実施形態の場合、照明用導光板１３Ａ′及び位置検出用導光板１３Ｂ′は平面視でそれぞれ矩形状に構成されている。そして、照明用導光板１３Ａ′は一つの辺に設けられた光入射面１３ａａに沿って複数の照明用光源１１が配列されている。また、照明用光源１１は上記一つの辺以外の他の辺には配置されていない。ただし、本発明はこのような態様に限られるものではなく、他の辺に照明用光源１１を対向配置させても構わない。

照明用導光板１３Ａ′は、図９に模式的に示すように、第３実施形態と同様に、第１実施形態及び第２実施形態と同様の第１の導光構造ＬＧＡ′を備えている。すなわち、この第１の導光構造ＬＧＡ′は、一つの辺で構成される光入射面１３ａａから、この光入射面１３ａａと対向する端面１３ａｂに向けて徐々に内部伝搬光に対する出射光の光量比率が増大する導光構造を有する。この導光構造は、光入射面１３ａａから端面１３ａｂに向かう、光出射面１３ａｃ及び背面１３ａｄに沿った導光路と、この導光路に沿って光出射面１３ａｃ若しくは背面１３ａｄに設けられた光散乱構造とによって構成される。この光散乱構造は、表面に設けられた凹凸構造若しくはプリズム構造、或いは、表面上に形成された散乱層などによって構成できる。ただし、当該光散乱構造は、導光路の内部に分散された粒子で構成することも可能である。上記のように光量比率が所定方向に沿って漸次増大する導光構造は、上記光散乱構造の散乱度や面積比率を漸次増大させることによって形成できる。

上記の照明用導光板１３Ａ′の導光構造ＬＧＡ′は、照明用光源１１から放出される光を上記方向に沿って光出射面１３ａｃから均一に出射させるための構造であり、たとえば、図１３に実線で示すように、光入射面１３ａａから端面１３ａｂまでの光出射面１３ａｃの輝度がほぼ均一になるように構成される。ただし、この導光構造ＬＧＡ′は、照明用光源１１から放出される光が可視光（代表波長或いは中心波長として例えば５５０ｎｍ）の場合に適した構成とされている。その結果、一般に、上記のような導光構造ＬＧＡに対して異なる波長を有する光を入射させると異なる出射特性が得られる。例えば、照明用光源１１の代わりに位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄを用いて、照明用導光板１３Ａ′に光を導入すると、当該位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄの放出する光が赤外光（代表波長或いは中心波長として例えば８５０ｎｍ）であることから、光入射面１３ａａから端面１３ａｂまでの光出射面１３ａｃの輝度は、図１３に破線で示すように、上記方向に沿って漸次増大し、均一な輝度が得られない。

上記の赤外光を用いた場合の光出射面１３ａｃの輝度分布の偏りは、同じ導光構造ＬＧＡの光散乱構造が設けられている場合であっても、短波長の光は散乱効率が低く、長波長の光は散乱効率が高くなることに起因しているものと推定される。このように、照明光と位置検出光とを異なる波長とする場合には、波長が異なることで光の出射特性が変化することから、本実施形態のように照明用導光板１３Ａ′と位置検出用導光板１３Ｂ′とを別々に設けることが導光構造の設計の最適化にとって好ましいことになる。ただし、導光構造の設計の最適化に際しては、上記の波長が異なるという理由だけでなく、照明機能と位置検出機能とで要求される光の伝搬特性が異なるという観点からも、照明用導光板１３Ａ′と位置検出用導光板１３Ｂ′とを別々に設けることが好ましい。

本実施形態では、図１０に示すように、位置検出用導光板１３Ｂ′の両側に相互に対向する第１の光入射面１３ｂａ、第２の光入射面１３ｂｂが設けられ、第１の光入射面１３ｂａには位置検出用光源１２Ａが対向配置され、第２の光入射面１３ｂｂには位置検出用光源１２Ｂが対向配置される。第１の光入射面１３ｂａと第２の光入射面１３ｂｂは図示例の場合には相互に対向する辺に設けられ、位置検出用光源１２Ａと１２Ｂは相互に対向配置されている。ただし、位置検出用光源１２Ａと１２Ｂは、位置検出用導光板１３Ｂ′を挟んで互いに対向する位置に配置されていれば良く、したがって、たとえば、これらの位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂは位置検出用導光板１３Ｂ′の辺ではなく、互いに対向する角部に配置されていてもよい。

位置検出用導光板１３Ｂ′には、さらに第３の光入射面１３ｂｓと第４の光入射面１３ｂｔとが相互に対向する辺に設けられている。そして、第３の光入射面１３ｂｓには位置検出用光源１２Ｃが対向配置され、第４の光入射面１３ｂｔには位置検出用光源１２Ｄが対向配置される。第３の光入射面１３ｂｓと第４の光入射面１３ｂｔが上記の様に相互に対向する辺に設けられているので、位置検出用光源１２Ｃと１２Ｄは相互に対向配置される。ただし、位置検出用光源１２Ｃと１２Ｄは、位置検出用導光板１３Ｂ′を挟んで互いに対向する位置に配置されていれば良く、したがって、たとえば、これらの位置検出用光源１２Ｃ、１２Ｄは位置検出用導光板１３Ｂ′の辺ではなく、互いに対向する角部に配置されていてもよい。

本実施形態において、位置検出用導光板１３Ｂ′には導光構造ＬＧＢ′が設けられている。この導光構造ＬＧＢ′は、図１０に模式的に示すように、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄの近傍は内部伝搬光に対する光出射面１３ｂｃからの出射光の光量比率が小さく、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄから離間するに従って当該光量比率が大きくなるように構成される。このような構成は上記の光散乱構造の形態や分布密度を変化させることによって実現される。

本実施形態の場合には、導光構造ＬＧＢ′は、位置検出用光源１２Ａと１２Ｂを結ぶ線Ｌａｂに沿って、当該線Ｌａｂの中間点に向けて上記の光量比率が増大するように構成されている。また、位置検出用光源１２Ｃと１２Ｄを結ぶ線Ｌｃｄに沿って、当該線Ｌｃｄの中間点に向けて上記の光量比率が増大するように構成されている。なお、図１０及び図１１において、上記光量比率の大小は円形の大小によって模式的に表現されている。

特に、図示例では、四つの位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄのうちの二つの光源の全ての組み合わせで上記の光源間を結ぶ線（上記線Ｌａｂ、Ｌｃｄ以外の線については図示点線で示す。）を想定した場合において、いずれの線に沿って見たときでも、その線の中間点に向けて上記の光量比率が増大する構成となっている。

ここで、図示例の位置検出用導光板１３Ｂ′では、光入射面１３ｂａと１３ｂｂの間隔よりも１３ｂｓと１３ｂｔの間隔が大きく構成された矩形状とされているので、線Ｌａｂは線Ｌｃｄより短く構成される。そして、この形状に対応して、平面範囲１３ｐａ、１３ｐｂは、線Ｌａｂの延長方向に狭く、これと直交する方向に広い範囲とされる。一方、平面範囲１３ｐｃ、１３ｐｄは、線Ｌａｂの延長方向に広く、これと直交する方向に狭い範囲とされる。

上記のように導光構造ＬＧＢ′を構成することで、位置検出光の光出射面１３ｂｃからの出射は位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄの近傍で抑制され、全体として比較的均一な出射光量が得られるようになっている。

ただし、この例の導光構造ＬＧＢ′において、光散乱構造はあくまでも位置検出光に適合した構造及び分布で形成されなければならず、照明用導光板１３Ａ′に設けられる導光構造ＬＧＡ′とは異なる態様で位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄから離間するに従って変化するものとされる。たとえば、図１３に破線で示すような出射光分布を避けるために、光源からの距離と光散乱構造の散乱度が全体として導光構造ＬＧＡ′よりも大きくなるように設定されるか、或いは、当該散乱度の光源からの距離に応じた増大率が導光構造ＬＧＡ′の場合よりも小さく設定される。そして、この結果として得られる出射光分布は、図１３に破線で示す出射光分布に対しては、光源からの距離が小さい領域で出射光量が大きくなり、光源からの距離が大きい領域では出射光量が小さくなる。図１３に一点鎖線で示す出射光分布はこの場合の一例であり、図示例では光源からの距離に応じて漸次出射光量が低減している。すなわち、この出射光分布の例を本実施形態に適用すれば、上記線に沿って位置検出光の出射光量が当該線の中間点に向けて図１３に一点鎖線で示すように漸次低下する出射光分布が形成される。

なお、第１実施形態で例示した位置情報取得手段の方法を用いる場合には、位置検出光の減衰を利用して位置情報を取得しているので、位置検出光の出射光分布を均一化するといっても、完全に均一化するのではなく、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄからの距離が増大するに従って出射光量が漸次減少するように構成する必要がある。ただし、上記方法の位置座標と減衰比との関係を変更することにより、上記距離が増大するに従って出射光量が漸次増加する分布（図１３に一点鎖線で示す分布とは逆の分布）に構成しても位置情報を取得することは可能である。

図１１は、上記とは異なる導光構造ＬＧＢ′の例を模式的に示す平面図である。この例では、光出射面１３ａｃの平面領域のうち、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄの近傍の平面範囲１３ｐａ、１３ｐｂ、１３ｐｃ、１３ｐｄにおいては内部伝搬光に対する出射光の光量比率が小さく、上記平面範囲以外では当該光量比率が大きく構成される。

なお、図１１に示す例をより詳細に述べれば、上記平面範囲１３ｐａ〜１３ｐｄ内では隣接する位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄからの距離に応じて上記の光量比率が漸次増加しているが、上記の平面範囲以外では一定の上記の光量比率となっている。ただし、上記平面範囲とそれ以外とを分けて二段階の上記の光量比率としてもよく、或いは、この二段階の光量比率とした上でさらに上記平面範囲とそれ以外との境界部分において上記の光量比率の不連続性を軽減するように上記の光量比率を段階的に変化させるようにしてもよい。

この図１１に示す例においても、図１０の場合と同様に、導光構造ＬＧＢ′は、位置検出用光源１２Ａと１２Ｂを結ぶ線Ｌａｂに沿って、当該線Ｌａｂの中間点に向けて上記の光量比率が増大するように構成されている。また、位置検出用光源１２Ｃと１２Ｄを結ぶ線Ｌｃｄに沿って、当該線Ｌｃｄの中間点に向けて上記の光量比率が増大するように構成されている。さらに、四つの位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄのうちの二つの光源の全ての組み合わせで上記の光源間を結ぶ線（上記線Ｌａｂ、Ｌｃｄ及び図示点線）を想定した場合において、いずれの線に沿って見たときでも、その線の中間点に向けて上記の光量比率が増大する構成となっている。

また、この例の導光構造ＬＧＢ′においても、図１０に示す例と同様に、光散乱構造はあくまでも位置検出光に適合した構造及び分布で形成されなければならず、照明用導光板１３Ａ′に設けられる導光構造ＬＧＡ′とは異なる態様とされ、図１３に一点鎖線で示す出射光分布はこの場合の一例であり、図示例では光源からの距離に応じて漸次出射光量が低減している。さらに、位置情報取得手段との関係についても図１０に示す例と同様である。

次に、図１２を参照してさらに別の導光構造ＬＧＢ′について説明する。この例では、導光構造ＬＧＢ′或いは光散乱構造が位置検出用導光板１３Ｂ′の少なくとも位置検出範囲の全体に亘り均一に構成されている。そして、その結果、光出射面１３ｂｃからの位置検出光の出射に伴って、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄからの距離が増大するに従って位置検出光の出射光量は漸次減少していく出射光分布が得られる。

上記のように、位置検出用導光板１３Ｂ′では、照明用導光板１３Ａ′とは異なり、本質的に出射光量の均一化は必ずしも要求されず、位置検出の精度を確保する上で必要な程度で均一化がなされれば足りる。むしろ、第１実施形態で説明した位置情報取得手段の方法であれば、上記距離に応じた出射光量の変化は必須となる。したがって、位置検出用導光板１３Ｂ′では、図１２に示す例のように出射光量の均一化を図る態様の導光構造（光散乱構造）を設けなくてもよく、むしろ、出射光量の不均一性を高める態様の導光構造（光散乱構造）を設けても構わない。

尚、本発明の照明装置及び電気光学装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、上記実施形態では、二つの導光板を隣接配置し、相互に所定の順序で平面的に重ねて用いているが、二つの導光板を逆の順序で重ねてもよく、また、場合によっては電気光学パネルを挟んだ両側に配置してもよい。例えば、電気光学パネルの背後に照明用導光板を配置し、電気光学パネルの視認側に位置検出用導光板を配置してもよい。

さらに、上記実施形態における位置検出方法としては二種の位置検出光の伝搬距離の差に応じて変化する光量の減衰率に対応する光量比に基づいて位置情報を求める方法を例示したが、本発明は、二種の位置検出光の伝搬距離の差に応じて変化する位相差によって位置情報を求めることもできるなど、上記の検出方法に何ら限定されるものではない。

照明装置及び電気光学装置の第１実施形態の構成を模式的に示す概略断面図。 第１実施形態の光源及び導光板を背面側から見た様子を示す斜視図。 照明装置及び電気光学装置の第２実施形態の構成を模式的に示す概略断面図。 第２実施形態の光源及び導光板を背面側から見た様子を示す斜視図。 照明装置及び電気光学装置の第３実施形態の構成を模式的に示す概略断面図。 第３実施形態の光源及び導光板を背面側から見た様子を示す斜視図。 第４実施形態の光源及び導光板を背面側から見た様子を示す斜視図。 第５実施形態の主要構成を示す分解斜視図。 第５実施形態の照明用導光板の平面図。 第５実施形態の位置検出用導光板の一例を示す平面図。 第５実施形態の位置検出用導光板の他の例を示す平面図。 第５実施形態の位置検出用導光板のさらに他の例を示す平面図。 波長による出射光分布の相違を示すグラフ。

符号の説明

１０…照明装置、１１…照明用光源、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ…位置検出用光源、１３Ａ、１３Ｂ…導光板、１３ａａ…第１の光入射面、１３ａｇ、１３ｂｇ…傾斜面、１３ｂａ…第２の光入射面、１３ａｃ、１３ｂｃ…光出射面、１３ａｄ、１３ｂｄ…背面、１４…反射板、１５…光検出器、１６…光学シート、２０…電気光学パネル、３０…表装板、Ｌ１…照明光、Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ、Ｌ２ｃ、Ｌ２ｄ…位置検出光、ＬＧＡ、ＬＧＢ…導光構造

Claims (13)

1. 照明光を放出する照明用光源と、
   第１の位置検出光を放出する第１の位置検出用光源と、
   第２の位置検出光を放出する第２の位置検出用光源と、
   前記照明光並びに前記第１の位置検出光を内部に採り込む第１の光入射面と、当該第１の光入射面と隣接するとともに交差し、内部を伝播する前記照明光並びに前記第１の位置検出光を出射する第１の光出射面と、を有する第１の導光板と、
   該第１の導光板と平面的に重ねて配置され、前記第２の位置検出光を内部に採り込む第２の光入射面と、当該第２の光入射面と隣接するとともに交差し、内部を伝播する前記第２の位置検出光を前記第１の位置検出光と並行して出射する第２の光出射面と、を有する第２の導光板と、
   を具備することを特徴とする照明装置。
2. 前記第１の導光板において前記第１の光入射面は前記第１の光出射面の一方側に配置され、前記第２の導光板において前記第２の光入射面は前記第２の光出射面の他方側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記第１の導光板は、前記第１の光入射面の側からその反対側の外縁部に向けて内部伝播光に対する前記第１の光出射面からの出射光の光量比率が増加する導光構造を備えることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
4. 前記第２の導光板は、前記第２の光入射面の側からその反対側の外縁部に向けて内部伝播光に対する前記第２の光出射面からの出射光の光量比率が増加する導光構造を備えることを特徴とする請求項２又は３に記載の照明装置。
5. 前記照明用光源は複数設けられ、
   該複数の照明用光源の一部が前記第１の光入射面に対向配置され、前記複数の照明用光源の他の一部が前記第２の光入射面に対向配置されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の照明装置。
6. 照明光を放出する照明用光源と、
   第１の位置検出光を放出する第１の位置検出用光源と、
   第２の位置検出光を放出する第２の位置検出用光源と、
   前記照明光を内部に採り込む光入射面と、当該光入射面と隣接するとともに交差する光出射面とを有し、内部を伝播する前記照明光を出射する照明用導光板と、
   該照明用導光板と平面的に重ねて配置され、前記第１の位置検出光及び前記第２の位置検出光を内部に採り込む光入射面と、当該光入射面と隣接するとともに交差し、内部を伝播する前記第１の位置検出光及び前記第２の位置検出光を前記光入射面への入射方向と交差する方向に並行して出射する光出射面と、を有する位置検出用導光板と、
   を具備することを特徴とする照明装置。
7. 前記第１の位置検出用光源と前記第２の位置検出用光源とは、前記位置検出用導光板を挟んで互いに対向する位置に配置されることを特徴とする請求項６に記載の照明装置。
8. 前記位置検出用導光板は、前記光入射面として、前記光出射面の一方側に配置された辺に形成された第１の光入射面と、前記光出射面の他方側に配置された辺に第２の光入射面とを有し、
   前記第１の位置検出用光源が前記第１の光入射面に対向配置され、前記第２の位置検出用光源が前記第２の光入射面に対向配置されることを特徴とする請求項６に記載の照明装置。
9. 前記照明用導光板は、前記光入射面の側からその反対側の外縁部に向けて内部伝播光に対する前記光出射面からの出射光の光量比率が増加する導光構造を備えることを特徴とする請求項６又は７に記載の照明装置。
10. 前記位置検出用導光板は、前記第１の位置検出用光源と前記第２の位置検出用光源とを結ぶ線に沿って、当該線の中間点に向けて内部伝搬光に対する前記光出射面からの出射光の光量比率が増加する導光構造を備えることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一項に記載の照明装置。
11. 前記第１の導光板及び前記第２の導光板に対し前記第１の位置検出光及び前記第２の位置検出光の出射側に配置され、対象物体による前記第１の位置検出光及び前記第２の位置検出光の反射光を検出する光検出器と、
    前記光検出器が受信した前記第１の位置検出光と前記第２の位置検出光の検出光量の比率に応じた前記物体の位置情報を求める位置情報取得手段をさらに具備することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の照明装置。
12. 照明光を放出する照明用光源と、
    第１の位置検出光を放出する第１の位置検出用光源と、
    第２の位置検出光を放出する第２の位置検出用光源と、
    前記照明光並びに前記第１の位置検出光を内部に採り込む第１の光入射面と、当該第１の光入射面と隣接するとともに交差する第１の光出射面とを有し、内部を伝播する前記照明光並びに前記第１の位置検出光を出射する第１の導光板と、
    該第１の導光板と平面的に重ねて配置され、前記第２の位置検出光を内部に採り込む第２の光入射面と、当該第２の光入射面と隣接するとともに交差し、内部を伝播する前記第２の位置検出光を前記第１の位置検出光と並行して出射する第２の光出射面とを有する第２の導光板と、
    前記第１の導光板に対して前記照明光の出射方向に配置される電気光学パネルと、
    前記第１の導光板及び前記第２の導光板に対し前記第１の位置検出光及び前記第２の位置検出光の出射側に配置され、対象物体による前記第１の位置検出光及び前記第２の位置検出光の反射光を検出する光検出器と、
    を具備することを特徴とする電気光学装置。
13. 照明光を放出する照明用光源と、
    第１の位置検出光を放出する第１の位置検出用光源と、
    第２の位置検出光を放出する第２の位置検出用光源と、
    前記照明光を内部に採り込む光入射面と、当該光入射面と隣接するとともに交差する光出射面とを有し、内部を伝播する前記照明光を出射する照明用導光板と、
    該照明用導光板と平面的に重ねて配置され、前記第１の位置検出光及び前記第２の位置検出光を内部に採り込む光入射面と、当該光入射面と隣接するとともに交差し、内部を伝播する前記第１の位置検出光及び前記第２の位置検出光を前記光入射面への入射方向と交差する方向に並行して出射する光出射面とを有する位置検出用導光板と、
    前記照明用導光板に対して前記照明光の出射方向に配置される電気光学パネルと、
    前記第２の導光板に対し前記第１の位置検出光及び前記第２の位置検出光の出射側に配置され、対象物体による前記第１の位置検出光及び前記第２の位置検出光の反射光を検出する光検出器と、
    を具備することを特徴とする電気光学装置。

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