JP2010211355A - 位置検出方法、光学式位置検出装置、位置検出機能付き表示装置、および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】導光板から出射される位置検出光の強度と位置検出用光源からの距離との間に直線的な関係がない場合でも、指などの対象物体の位置を正確に判定することができる位置検出方法、光学式位置検出装置、位置検出機能付き表示装置、および電子機器を提供すること。
【解決手段】検出領域１０Ｒ内の対象物体Ｏｂの位置を光学的に検出するにあたって、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを放出する位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄと、導光板１３と、検出領域１０Ｒに受光部１５ａを向けた光検出器１５とを設ける。光検出器１５を介して得られた受光強度に基づいて対象物体Ｏｂの位置を判定する際、検出領域１０Ｒにおける位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの強度と位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄからの距離との実際の関係の直線的な関係からのずれに起因する誤差を補正する。
【選択図】図１

Description

本発明は、位置検出方法、光学式位置検出装置、該光学式位置検出装置を備えた位置検出機能付き表示装置、および当該位置検出機能付き表示装置を備えた電子機器に関するものである。

携帯電話、カーナビゲーション、パーソナルコンピューター、券売機、銀行の端末などの電子機器では、近年、液晶装置などの画像生成装置の前面にタッチパネルが配置された位置検出機能付き表示装置が用いられ、かかる位置検出機能付き表示装置では、画像生成装置に表示された画像を参照しながら、情報の入力を行なう。このようなタッチパネルは、検出領域内において対象物体の位置を検出するための位置検出装置として構成されている。

かかる位置検出装置での検出方式としては、抵抗膜方式、超音波方式、静電容量方式、光学式などが知られている。抵抗膜方式は低コストであるが静電容量方式とともに透過率が低く、超音波方式や静電容量方式は高い応答速度を有するが、耐環境性が低い。これに対して、光学式は耐環境性、透過率、応答速度をそれぞれ高くすることができるという特徴がある（特許文献１、２参照）。

特開２００４−２９５６４４号公報 特開２００４−３０３１７２号公報

しかしながら、特許文献１、２に記載の光学式位置検出装置では、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数の光源や光検出器などが必要であるので、コストが高いという問題点がある。

そこで、本願発明者は、図１２に模式的に示すように、導光板１３の端部に対向するように位置検出用光源１２を設け、導光板１３から出射された位置検出光Ｌ２が指などに当たって反射した光を光検出器１５で検出する光学式位置検出装置を検討している。かかる光学式位置検出装置では、導光板１３から出射される位置検出光Ｌ２の強度と位置検出用光源１２からの距離との間に直線的な関係があると考えられるので、少ない数の位置検出用光源１２や光検出器１５で指などの位置を検出することができる。

しかしながら、図１２に示す光学位置検出装置によって、指などの位置を実際に検出すると、大きな誤差が発生するという問題点がある。本願発明者は、かかる問題点を検討した結果、その原因が検出領域における位置検出光Ｌ２の強度分布の乱れに起因するという新たな知見を得た。すなわち、導光板１３から出射される位置検出光Ｌ２の強度は、位置検出用光源１２の近傍で極めて強く、位置検出用光源１２から離れると急峻に低下しているため、導光板１３から出射される位置検出光Ｌ２の強度と位置検出用光源１２からの距離との関係は、直線的な関係から大きくずれているという新たな知見を得た。

そこで、本発明者は、導光板１３の改良を試みているが、導光板１３から出射される位置検出光Ｌ２の強度と位置検出用光源１２からの距離との関係が直線的な関係となる導光板１３を構成できていないのが現状である。なお、図１２に示す構成は、本願発明の問題点を示す説明図であり、従来技術ではない。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、位置検出用光源から出射した位置検出光を、導光板を介して出射して対象物体の位置を検出する方式を採用するにあたって、導光板から出射される位置検出光の強度と位置検出用光源からの距離との間に直線的な関係がない場合でも、指などの対象物体の位置を正確に判定することができる位置検出方法、光学式位置検出装置、かかる光学式位置検出装置を備えた位置検出機能付き表示装置、およびかかる位置検出機能付き表示装置を備えた電子機器を低コストかつ低消費電力で提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明では、検出領域内の対象物体の位置を光学的に検出するための位置検出方法であって、位置検出光を放出する位置検出用光源と、前記位置検出光を内部に採り込む光入射部および該光入射部から入射した前記位置検出光を前記検出領域に向けて出射する光出射面を備えた導光板と、前記検出領域に受光部を向けた光検出器とを設け、該光検出器を介して得られた受光強度に基づいて前記対象物体の位置を判定する際、前記検出領域において、基準となる前記位置検出光の強度と前記位置検出用光源からの距離とが比例する直線的な関係と、実際の前記位置検出光の強度と前記位置検出用光源からの距離との関係とのずれに起因する誤差を補正することを特徴とする。

また、本発明では、検出領域内の対象物体の位置を光学的に検出するための光学式位置検出装置であって、位置検出光を放出する位置検出用光源と、前記位置検出光を内部に採り込む光入射部および該光入射部から入射した前記位置検出光を前記検出領域に向けて出射する光出射面を備えた導光板と、前記検出領域に受光部を向けた光検出器と、該光検出器を介して得られた受光強度に基づいて前記対象物体の位置を判定する位置判定部と、を有し、前記位置判定部は、前記対象物体の位置を判定する際に前記検出領域において、基準となる前記位置検出光の強度と前記位置検出用光源からの距離とが比例する直線的な関係と、実際の前記位置検出光の強度と前記位置検出用光源からの距離との関係とのずれに起因する誤差を補正することを特徴とする。

本発明において、「光検出器を介して得られた受光強度」とは、光検出器による直接的な検出結果に加えて、光検出器による検出結果に基づいて位置検出用光源の駆動電流を調整した際の駆動電流値に関する情報なども含む意味である。

本発明では、位置検出光が導光板の光出射面から出射され、これが導光板の出射側に配置された対象物体によって反射されると、この反射光が光検出器によって検出される。ここで、検出領域における位置検出光の強度と位置検出用光源からの距離とは相関性を有する。従って、光検出器を介して得られた受光強度から対象物体の位置を検出することができる。それ故、検出領域に沿って多数の光学素子を配置する必要がないので、低コストかつ低消費電力の位置検出装置を構成することができる。かかる光学式位置検出装置および位置検出方法において、本発明では、検出領域における位置検出光の強度と位置検出用光源からの距離との関係の直線的な関係からのずれに起因する誤差を補正する。このため、導光板から出射される位置検出光の強度と位置検出用光源からの距離との間に直線的な関係がない場合でも、指などの対象物体の位置を正確に判定することができる。すなわち、導光板から出射される位置検出光の強度は、位置検出用光源の近傍で極めて強く、位置検出用光源から離れると急峻に低下しているが、かかる場合でも、指などの対象物体の位置を正確に判定することができる。

本発明において、前記位置判定部は、前記検出領域の各位置において前記光検出器を介して得られる受光強度と前記検出領域上の座標位置との関係を規定する関数またはその逆関数を記憶しておく記憶部を備え、前記位置判定部は、前記逆関数および前記光検出器を介して得られた受光強度に基づいて、前記対象物体の位置を判定することが好ましい。

本発明において、前記位置判定部は、前記検出領域における前記位置検出光の強度と前記位置検出用光源からの距離とが比例する直線的な関係と見做した場合の算出結果を補正するための補正情報を記憶しておく記憶部を備え、前記位置判定部は、前記補正情報および前記光検出器を介して得られた受光強度に基づいて、前記対象物体の位置を判定する構成を採用してもよい。

本発明において、前記位置検出光源は、前記位置検出光として、互いに逆向きの光成分をもつ位置検出光を生成するために複数設けられていることが好ましい。かかる構成によれば、互いに逆向きの位置検出光の間の光量比や位相差などから、対象物体の位置を正確に検出することができる。

本発明において、前記位置検出光源は、前記位置検出光として、第１方向において互いに逆向きの光成分をもつ第１方向位置検出用の位置検出光、および当該第１方向に交差する第２方向において互いに逆向きの光成分をもつ第２方向位置検出用の位置検出光を出射するために複数設けられていることが好ましい。かかる構成によれば、互いに逆向きの位置検出光の間の光量比や位相差などから、第１方向および第２方向の双方の対象物体の位置を判定することができる。

この場合、前記複数の位置検出用光源として、少なくとも４つの位置検出用光源を前記導光板の周りに備え、前記４つの位置検出用光源のうち、前記導光板の周りで隣り合う２つの位置検出用光源と他の２つの位置検出用光源とによって前記第１方向位置検出用の位置検出光を生成し、当該第１方向位置検出用の位置検出光を生成する際と異なる組み合わせで前記導光板の周りで隣り合う２つの位置検出用光源と他の２つの位置検出用光源とによって前記第２方向位置検出用の位置検出光を生成することが好ましい。

本発明を適用した光学式位置検出装置は、画像生成装置と組み合わせることにより、位置検出機能付き表示装置を構成することができる。この場合、画像生成装置は、前記導光板に対して対向配置された電気光学パネルを備えている。前記画像生成装置としては、前記電気光学パネルとしての液晶パネルと、前記電気光学パネルとしての液晶パネルと、前記液晶パネルに対して光を供給する照明装置とを備え、当該照明装置は、前記導光板あるいは該導光板と別体の照明用導光板に対して照明光を出射する照明用光源を備えている液晶装置を用いることができる。また、前記画像生成装置としては、前記電気光学パネルとしての有機エレクトロルミネッセンスパネルを備えた有機エレクトロルミネッセンス装置を用いてもよい。

本発明に係る位置検出機能付き表示装置は、携帯電話、カーナビゲーション、パーソナルコンピューター、券売機、銀行の端末などの電子機器に用いられる。

本発明を適用した位置検出機能付き表示装置の構成を模式的に示す分解斜視図である。 （ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した位置検出機能付き表示装置の断面構成を模式的に示す断面図、および導光板内での位置検出用赤外光の減衰状態を示す説明図である。 本発明を適用した位置検出機能付き表示装置における導光板、検出領域、位置検出用光源、光検出器の平面的な位置関係を示す説明図である。 （ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した光学式位置検出装置および位置検出機能付き表示装置の信号処理部の説明図、および信号処理部の発光強度補償指令部での処理内容を示す説明図である。 本発明を適用した位置検出機能付き表示装置での位置検出動作を示す説明図である。 本発明に係る位置検出機能付き表示装置での検出領域における位置検出光の強度と位置検出用光源からの距離との関係を示す説明図である。 本発明に係る位置検出機能付き表示装置での誤差補正方法の第１例を示す説明図である。 本発明に係る位置検出機能付き表示装置での誤差補正方法の第２例を示す説明図である。 本発明に係る位置検出機能付き表示装置での誤差補正方法の第３例を示す説明図である。 本発明を適用した別の位置検出機能付き表示装置における導光板、位置検出用光源、光検出器の平面的な位置関係を示す説明図である。 本発明に係る位置検出機能付き表示装置を用いた電子機器の説明図である。 光学式位置検出装置の基本構成を示す説明図である。

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。

［全体構成］
図１は、本発明を適用した位置検出機能付き表示装置の構成を模式的に示す分解斜視図である。図２（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した位置検出機能付き表示装置の断面構成を模式的に示す断面図、および導光板内での位置検出用赤外光の減衰状態を示す説明図である。図３は、本発明を適用した位置検出機能付き表示装置における導光板、検出領域、位置検出用光源、光検出器の平面的な位置関係を示す説明図である。

図１、図２（ａ）および図３において、本形態の位置検出機能付き表示装置１００は、光学式位置検出装置１０と画像生成装置２００とを備えており、光学式位置検出装置１０は、例えば、画像生成装置２００によって表示された画像に基づいて、指などの対象物体Ｏｂを検出領域１０Ｒに接近させた際、対象物体Ｏｂの平面的な位置を検出する。

かかる光学式位置検出装置１０は、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを放出する位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄと、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄが入射する光入射部１３ａ〜１３ｄを周囲の端面部に備えた導光板１３と、検出領域１０Ｒに受光部１５ａを向けた光検出器１５とを備えており、導光板１３は、内部を伝播した位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを出射する光出射面１３ｓを一方の表面（図示上面）に備えている。位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄは光入射部１３ａ〜１３ｄと対向するように配置され、好ましくは光入射部１３ａ〜１３ｄと密接するように配置されている。本形態では、光検出器１５に加えて、補償用光検出器１５ｘも用いられている。かかる補償用光検出器１５ｘは、光検出器１５を介して得られる検出結果に対する温度などの影響を補償するためのものであり、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを検出するものではない。

導光板１３は、ポリカーボネートやアクリル樹脂などの透明な樹脂板で構成されている。導光板１３において、光出射面１３ｓ、または光出射面１３ｓの反対側の背面１３ｔには、表面凹凸構造、プリズム構造、散乱層（図示せず）などが設けられており、このような光散乱構造によって、光入射部１３ａ〜１３ｄから入射して内部を伝播する光は、その伝播方向に進むに従って徐々に偏向されて光出射面１３ｓより出射される。導光板１３の背後には反射シートなどで構成される反射板１４が配置され、反射板１４は、導光板１３の背面１３ｔから出射される位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを導光板１３の内部に戻すように機能する。

本形態において、導光板１３は、４つの辺部分１３ｉ〜１３ｌを備えた略四角形の平面形状を備えており、四角形の４つの角部分１３ｅ〜１３ｈが各々、光入射部１３ａ〜１３ｄになっている。ここで、光入射部１３ａ〜１３ｄは、例えば、導光板１３の角部分１３ｅ〜１３ｈを除去してなる端面により構成されている。

位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄは、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）などの発光素子で構成され、駆動回路（図示せず）から出力される駆動信号に応じて、赤外光からなる位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを放出する。位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの種類は、特に限定されないが、後述する信号処理などによって外光と区別して検出可能なものが好ましく、可視光とは波長分布が異なるか、点滅などの変調が加えられることで発光態様が異なることが好ましい。また、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄは、指やタッチペンなどの対象物体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が指などの人体であれば、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、例えば波長で８５０ｎｍ付近）であることが望ましい。

位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄ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。４つの位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄのうち、任意の２つの位置検出用光源は対になって第１光源対を構成し、他の２つの位置検出用光源は対になって第２光源対を構成している。例えば、導光板１３の対角位置に配置された位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂが第１光源対を構成し、他の２つの位置検出用光源１２Ｃ、１２Ｄが第２光源対を構成している。この場合、第１光源対では、２つの位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂの一方が第１位置検出用光源とされ、他方が第２位置検出用光源として用いられる。また、第２光源対では、２つの位置検出用光源１２Ｃ、１２Ｄの一方が第１位置検出用光源とされ、他方が第２位置検出用光源として用いられる。

このように構成した位置検出機能付き表示装置１００において、第１光源対における中心光軸と第２光源対における中心光軸とは互いに交差している。このため、第１の位置検出光Ｌ２ａと位置検出光Ｌ２ｂは、導光板１３の内部では、矢印Ａで示す方向において互いに逆向きに伝播しながら、光出射面１３ｓから出射されるのに対して、位置検出光Ｌ２ｃと位置検出光Ｌ２ｄは、矢印Ａで示す方向に対して交差する方向（矢印Ｂで示す方向）において互いに逆向きに伝播しながら光出射面１３ｓから出射される。

本形態の位置検出機能付き表示装置１００において、導光板１３の光出射側には、必要に応じて、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの均―化を図るための光学シート１６が配置されている。本形態においては、光学シート１６として、導光板１３の光出射面１３ｓに対向する第１プリズムシート１６１と、第１プリズムシート１６１に対して導光板１３が位置する側とは反対側で対向する第２プリズムシート１６２と、第２プリズムシート１６２に対して導光板１３が位置する側とは反対側で対向する光散乱板１６３とが用いられている。なお、光学シート１６に対して導光板１３が位置する側とは反対側には矩形枠状の遮光シート１７が光学シート１６の周囲に配置されている。かかる遮光シート１７は、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄから出射された位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄが漏れるのを防止する。

［画像生成装置２００の構成］
画像生成装置２００は、光学シート１６（第１プリズムシート１６１、第２プリズムシート１６２および光散乱板１６３）に対して導光板１３が位置する側とは反対側に電気光学パネル２０を備えている。本形態において、電気光学パネル２０は、透過型の液晶パネルであり、２枚の透明性基板２１、２２をシール材２３で貼り合わせ、基板間に液晶２４を充填した構造を有している。本形態において、電気光学パネル２０は、アクティブマトリクス型液晶パネルであり、２枚の透明性基板２１、２２の一方側には透光性の画素電極、データ線、走査線、画素スイッチング素子（図示せず）が形成され、他方側には透光性の共通電極（図示せず）が形成されている。なお、画素電極および共通電極が同一の基板に形成されることもある。かかる電気光学パネル２０では、各画素に対して走査線を介して走査信号が出力され、データ線を介して画像信号が出力されると、複数の画素の各々で液晶２４の配向が制御される結果、画像表示領域２０Ｒに画像が形成される。

電気光学パネル２０において、一方の透光性基板２１には、他方の透光性基板２２の外形より周囲に張り出した基板張出部２１ｔが設けられている。この基板張出部２１ｔの表面）上には駆動回路などを構成する電子部品２５が実装されている。また、基板張出部２１ｔには、フレキシブル配線基板（ＦＰＣ）などの配線部材２６が接続されている。なお、基板張出部２１ｔ上には配線部材２６のみが実装されていてもよい。なお、必要に応じて透光性基板２１、２２の外面側には偏光板（図示せず）が配置される。

ここで、対象物体Ｏｂの平面位置を検出するためには、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを対象物体Ｏｂによる操作が行われる視認側へ出射させる必要があり、電気光学パネル２０は、導光板１３および光学シート１６よりも視認側（操作側）に配置されている。従って、電気光学パネル２０において、画像表示領域２０Ｒは、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを透過可能に構成される。なお、電気光学パネル２０が導光板１３の視認側とは反対側に配置される場合には、画像表示領域２０Ｒが位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを透過するように構成されている必要はないが、その代りに、画像表示領域２０Ｒが導光板１３を通して視認側より透視可能に構成される必要がある。

画像生成装置２００は、電気光学パネル２０を照明するための照明装置４０を備えている。本形態において、照明装置４０は、導光板１３に対して電気光学パネル２０が位置する側とは反対側において導光板１３と反射板１４との間に配置されている。

照明装置４０は、照明用光源４１と、この照明用光源４１から放出される照明光を伝播させながら出射する照明用導光板４３とを備えており、照明用導光板４３は、矩形の平面形状を備えている。照明用光源４１は、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）などの発光素子で構成され、駆動回路（図示せず）から出力される駆動信号に応じて、例えば白色の照明光Ｌ４を放出する。本形態において、照明用光源４１は、照明用導光板４３の辺部分４３ａに沿って複数、配列されている。

図２（ａ）に示すように、照明用導光板４３は、辺部分４３ａに隣接する光出射側の表面部分（光出射面４３ｓの辺部分４３ａ側の外周部）に傾斜面４３ｇが設けられ、照明用導光板４３は、辺部分４３ａに向けて厚みが徐々に増加している。かかる傾斜面４３ｇを有する入光構造によって、光出射面４３ｓが設けられる部分の厚みの増加を抑制しつつ、辺部分４３ａの高さを照明用光源４１の光放出面の高さに対応させてある。

かかる照明装置４０において、照明用光源４１から出射された照明光は、照明用導光板４３の辺部分４３ａから照明用導光板４３の内部に入射した後、照明用導光板４３の内部を反対側の外縁部４３ｂに向けて伝播し、一方の表面である光出射面４３ｓから出射される。ここで、照明用導光板４３は、辺部分４３ａ側から反対側の外縁部４３ｂに向けて内部伝播光に対する光出射面４３ｓからの出射光の光量比率が単調に増加する導光構造を有している。かかる導光構造は、例えば、照明用導光板４３の光出射面４３ｓ、または背面４３ｔに形成された光偏向用あるいは光散乱用の微細な凹凸形状の屈折面の面積、印刷された散乱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を設けることで、辺部分４３ａから入射した照明光Ｌ４は光出射面４３ｓからほぼ均一に出射される。

本形態において、照明用導光板４３は、電気光学パネル２０の視認側とは反対側で電気光学パネル２０の画像表示領域２０Ｒと平面的に重なるように配置され、いわゆるバックライトとして機能する。但し、照明用導光板４３を電気光学パネル２０の視認側に配置して、いわゆるフロントライトとして機能するように構成してもよい。また、本形態において、照明用導光板４３は導光板１３と反射板１４との間に配置されているが、照明用導光板４３を光学シート１６と導光板１３との間に配置してもよい。また、照明用導光板４３と導光板１３とは共通の導光板として構成してもよい。また、本形態では、光学シート１６を位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄと照明光Ｌ４との間で共用としている。但し、照明用導光板４３の光出射側に、上記の光学シート１６とは別の専用の光学シートを配置してもよい。これは、照明用導光板４３においては光出射面４３ｓから出射される照明光Ｌ４の平面輝度を均―化することを目的に、十分な光散乱作用を呈する光散乱板を用いることが多いが、位置検出用の導光板１３においては光出射面１３ｓから出射される位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを大きく散乱させてしまうと位置検出の妨げとなる。このため、光散乱板を設けないか、あるいは比較的軽度の光散乱作用を呈する光散乱板を用いる必要があることから、光散乱板については照明用導光板４３の専用品とすることが好ましい。但し、プリズムシート（第１プリズムシート１６１や第２プリズムシート１６２）などの集光作用のある光学シートについては共用としても構わない。

［検出領域の構成］
図２（ａ）に示すように、電気光学パネル２０の視認側（操作側）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などの受光素子で構成され、上記位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの強度を検出可能となるように構成される。本形態では、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄとして赤外線が用いられているため、光検出器１５は、少なくとも赤外線に感度を有する受光素子で構成される。

表装板３０の光検出器１５側には、位置検出機能付き表示装置１００を保持固定するための枠体や、位置検出機能付き表示装置１００を搭載する電子機器の筐体などで構成される表面板３１（図２（ａ）に二点鎖線で示す。）が配置され、この表面板３１には、表装板３０のうちの光学式位置検出装置１０の検出領域１０Ｒ、および電気光学パネル２０の画像表示領域２０Ｒを露出させる開口部３１ａが形成されている。

検出領域１０Ｒは、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄが視認側（操作側）に出射される平面範囲であり、対象物体Ｏｂによる反射光が生じうる平面範囲である。本形態において、検出領域１０Ｒの平面形状は、矩形状であり、四つの辺部分のうちの１つの長辺部分の長さ方向の略中央部分に光検出器１５が配置されている。検出領域１０Ｒにおいて、隣接する各辺の角部分の内角は９０度となっており、かかる内角は、導光板１３の角部分１３ｅ〜１３ｈの内角と同一の角度とされている。但し、検出領域１０Ｒの角部分の内角は、表面板３１の開口部３１ａの角部分により規定されているので、導光板１３の角部分１３ｅ〜１３ｈの内角とは独立して設定することができる。

本形態において、検出領域１０Ｒは、表面板３１の開口部３１ａによって規定されているが、導光板１３の光出射面１３ｓ自身によって規定された構成、電気光学パネル２０の位置検出光の透過領域によって規定された構成、その他の遮光部材によって規定された構成など、結果として位置検出光が視認側（操作側）に出射される範囲であれば、その態様は特に問わない。また、表装板３０や表面板３１は設けられていなくても構わない。例えば、表装板３０が設けられずに電気光学パネル２０が直接、露出した構造としてもよい。

本形態において、電気光学パネル２０の画像表示領域２０Ｒは、電気光学パネル２０において表示画像が表示される平面範囲である。本形態において、画像表示領域２０Ｒは四つの辺を備えた矩形状であり、検出領域１０Ｒと合同形状を有し、その位置は検出領域１０Ｒと平面的に完全にー致している。但し、検出領域１０Ｒと画像表示領域２０Ｒとは少なくとも一部が平面的に重なっていればよい。

光検出器１５は、表面板３１の開口縁部３１ｂに取り付けられ、その受光部１５ａが検出領域１０Ｒに向かう姿勢で固定されている。受光部１５ａは開口縁部３１ｂにおける検出領域１０Ｒ側の開口部３１ａに臨む縁部端面に露出している。本形態において、光検出器１５は、開口縁部３１ｂと平面的に重ねられ、視認側（操作側）から被覆された状態とされている。これにより、外装デザインヘの制約を低減することができる。

［検出原理］
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、そのー例として、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。

以下、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂを各々、第１位置検出用光源および第２位置検出用光源として用い、位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂを各々、第１位置検出光および第２位置検出光として用いた場合で原理を説明する。

本形態の位置検出機能付き表示装置１００においては、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄから放出された位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄは各々、光入射部１３ａ〜１３ｄから導光板１３の内部に入射し、導光板１３の内部を伝播しながら徐々に光出射面１３ｓから出射される。その結果、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄは、光出射面１３ｓから面状に放出される。

例えば、位置検出光Ｌ２ａは光入射部１３ａから光入射部１３ｂに向けて導光板１３の内部を伝播しながら徐々に光出射面１３ｓから放出されていく。また、位置検出光Ｌ２ｂは光入射部１３ｂから光入射部１３ａに向けて導光板１３の内部を伝播しながら徐々に光出射面１３ｓから放出されていく。

そして、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄは、光学シート１６および電気光学パネル２０を透過して表装板３０の視認側（操作側）に検出領域１０Ｒ全体から出射される。従って、表装板３０の視認側（操作側）に指などの対象物体Ｏｂが配置されると、対象物体Ｏｂにより上記位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄが反射され、その反射光の一部が上記光検出器１５により検出される。

ここで、検出領域１０Ｒに出射される位置検出光Ｌ２ａの光量は、図２（ｂ）に実線で示すように、位置検出用光源１２Ａからの距離に伴って直線的に減衰し、検出領域１０Ｒに出射される位置検出光Ｌ２ｂの光量は、図２（ｂ）に点線で示すように、位置検出用光源１２Ｂからの距離に伴って直線的に減衰すると考えられる。

また、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、および放出光量をＩａ、ｋ、およびＥａ、第２の位置検出用光源１２Ｂの制御量（電流量）、変換係数、および放出光量をＩｂ、ｋ、および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、および検出光量をｆａ、およびＧａ、第２の位置検出光Ｌ２ｂの減衰係数、および検出光量をｆｂ、およびＧｂとすれば、
Ｇａ＝ｆａ・Ｅａ＝ｆａ・ｋ・Ｉａ
Ｇｂ＝ｆｂ・Ｅｂ＝ｆｂ・ｋ・Ｉｂ
となる。

従って、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、および制御量の比Ｉａ／Ｉｂに相当する値が分かれば、減衰係数の比ｆａ／ｆｂが分る。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直線関係があれば、この直線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位置検出用光源から第２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１となるように他方の制御量ｌｂ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、すなわち、下式
Ｉｍ＝Ｉａ＋Ｉｂ
を満たすように制御してもよい。この場合には、下式
Ｉｂ＝Ｉｍ・ｆｂ／（ｆａ十ｆｂ）
となるので、
ｆｂ／（ｆａ十ｆｂ）＝α
とすると、下式
ｆａ／ｆｂ＝（１−α）／α
により、減衰係数の比が求まる。

本実施形態では、対象物体Ｏｂの矢印Ａ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。また、対象物体Ｏｂの矢印Ｂ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。従って、制御系において上記Ａ向とＢ方向の検出動作を順次行って対象物体ＯｂのＸＹ平面上の位置座標を取得できる。

また、図５を参照して後述するように、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄを同相で駆動し、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｃを同相で駆動し、かつ、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄと位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｃとを逆相で駆動して、第１方向（Ｘ方向）位置検出用の位置検出光を生成してもよい。この場合、異なるタイミングで位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃを同相で駆動し、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄを同相で駆動し、かつ、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃと位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄとを逆相で駆動して、第２方向（Ｙ方向）位置検出用の位置検出光を生成する。かかる方法でも、対象物体ＯｂのＸＹ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、位置検出光の明暗傾斜分布が、１つの位置検出用光源を点灯する構成よりも広い範囲で好適に得られるため、より正確な位置検出が可能である。

上記のように、光検出器１５により検出される第１位置検出光と第２位置検出光の光量比に基づいて対象物体Ｏｂの検出領域１０Ｒ内の平面位置情報を取得するにあたって、例えば、信号処理部としてマイクロプロセッサーユニット（ＭＰＵ）を用い、これにより所定のソフトウェア（動作プログラム）を実行することに従って処理を行う構成を採用することができる。また、図４を参照して後述するように、論理回路などのハードウェアを用いた信号処理部で処理を行う構成を採用することもできる。かかる信号処理部は、位置検出機能付き表示装置１００の一部として組み込まれていても良く、位置検出機能付き表示装置１００が搭載される電子機器の内部において構成されていてもよい。

［信号処理部の構成例］
図４（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した光学式位置検出装置１０および位置検出機能付き表示装置１００の信号処理部の説明図、および信号処理部の発光強度補償指令部での処理内容を示す説明図である。

図４（ａ）に示すように、本形態の光学式位置検出装置１０および位置検出機能付き表示装置１００において、位置検出用光源駆動回路１１０は、位置検出用光源１２Ａに対して可変抵抗１１１を介して駆動パルスを印加し、位置検出用光源１２Ｂに対して反転回路１１３および可変抵抗１１２を介して駆動パルスを印加する。このため、位置検出用光源駆動回路１１０は、位置検出用光源１２Ａと位置検出用光源１２Ｂとに対して逆相の駆動パルスを印加し、位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂを変調させて出射させる。そして、位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂが対象物体Ｏｂで反射した光を共通の光検出器１５で受光する。光強度信号生成回路１４０において、光検出器１５には、１ｋΩ程度の抵抗１５ｒが直列に電気的接続されており、それらの両端にはバイアス電圧Ｖｂが印加されている。

かかる光強度信号生成回路１４０において、光検出器１５と抵抗１５ｒとの接続点Ｐ１には、信号処理部１５０が電気的に接続されている。光検出器１５と抵抗１５ｒとの接続点Ｐ１から出力される検出信号Ｖｃは、下式
Ｖｃ＝Ｖ15／（Ｖ15＋抵抗１５ｒの抵抗値）
Ｖ15：光検出器１５の等価抵抗
で表される。従って、環境光が光検出器１５に入射しない場合と、環境光が光検出器１５に入射している場合とを比較すると、環境光が光検出器１５に入射している場合には、検出信号Ｖｃのレベルおよび振幅が大きくなる。

信号処理部１５０は概ね、位置検出用信号抽出回路１９０、位置検出用信号分離回路１７０、および発光強度補償指令回路１８０を備えている。

位置検出用信号抽出回路１９０は、１ｎＦ程度のキャパシタからなるフィルター１９２を備えており、かかるフィルター１９２は、光検出器１５と抵抗１５ｒとの接続点Ｐ１から出力された信号から直流成分を除去するハイパスフィルターとして機能する。このため、フィルター１９２によって、光検出器１５と抵抗１５ｒとの接続点Ｐ１から出力された検出信号Ｖｃからは、光検出器１５による位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂの位置検出信号Ｖｄが抽出される。すなわち、位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂは変調されているのに対して、環境光はある期間内において強度が一定であると見なすことができるので、環境光に起因する低周波成分あるいは直流成分はフィルター１９２によって除去される。

また、位置検出用信号抽出回路１９０は、フィルター１９２の後段に、２２０ｋΩ程度の帰還抵抗１９４を備えた加算回路１９３を有しており、フィルター１９２によって抽出された位置検出信号Ｖｄは、バイアス電圧Ｖｂの１／２倍の電圧Ｖ／２に重畳された位置検出信号Ｖｓとして位置検出用信号分離回路１７０に出力される。

位置検出用信号分離回路１７０は、位置検出用光源１２Ａに印加される駆動パルスに同期してスイッチング動作を行なうスイッチ１７１と、比較器１７２と、比較器１７２の入力線に各々、電気的接続されたキャパシタ１７３とを備えている。このため、位置検出信号Ｖｓが位置検出用信号分離回路１７０に入力されると、位置検出用信号分離回路１７０から光強度補償指令回路１８０には、位置検出光Ｌ２ａが点灯している期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅａと、位置検出光Ｌ２ｂが点灯している期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅｂとが交互に出力される。

発光強度補償指令回路１８０は、実効値Ｖｅａ、Ｖｅｂを比較して、図４（ｂ）に示す処理を行ない、位置検出光Ｌ２ａが点灯している期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅａと、位置検出光Ｌ２ｂが点灯している期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅｂとが同一レベルとなるように位置検出用光源駆動回路１１０に制御信号Ｖｆを出力する。すなわち、発光強度補償指令回路１８０は、位置検出光Ｌ２ａが点灯している期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅａと、位置検出光Ｌ２ｂが点灯している期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅｂとを比較して、それらが等しい場合、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂに対する現状の駆動条件を維持させる。これに対して、位置検出光Ｌ２ａが点灯している期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅａが、位置検出光Ｌ２ｂが点灯している期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅｂより低い場合、発光強度補償指令回路１８０は、可変抵抗１１１の抵抗値を下げさせて位置検出用光源１２Ａの出射光量を高める。また、位置検出光Ｌ２ｂが点灯している期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅｂが、位置検出光Ｌ２ａが点灯している期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅａより低い場合、発光強度補償指令回路１８０は、可変抵抗１１２の抵抗値を下げさせて位置検出用光源１２Ｂの出射光量を高める。

このようにして、光学式位置検出装置１０および位置検出機能付き表示装置１００では信号処理部１５０の発光強度補償指令回路１８０によって、光検出器１５による位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂに対する検出量が同一となるように、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂの制御量（電流量）を制御する。従って、発光強度補償指令回路１８０には、位置検出光Ｌ２ａが点灯している期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅａと、位置検出光Ｌ２ｂが点灯している期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅｂとが同一レベルとなるような位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂでの制御量に関する情報が存在するので、かかる情報を位置検出信号Ｖｇとして位置判定部１２０に出力すれば、位置判定部１２０は、検出領域１０Ｒにおける対象物体Ｏｂの位置情報を得ることができる。

また、本形態では、位置検出用信号抽出回路１９０において、フィルター１９２は、光検出器１５と抵抗１５ｒとの接続点Ｐ１から出力された検出信号Ｖｃから、環境光に起因する直流成分を除去して位置検出信号Ｖｄを抽出する。このため、光検出器１５と抵抗１５ｒとの接続点Ｐ１から出力された検出信号Ｖｃに環境光の赤外成分に起因する信号成分が含まれている場合でも、かかる環境光の影響をキャンセルすることができる。

［誤差補正のための構成］
以上説明したように、本形態の位置検出方法は、原理的には、導光板１３から出射される位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの強度と位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄからの距離との間に直線的な関係があることを前提にしている。

しかしながら、導光板１３から出射される位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの強度は、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄの近傍で極めて強く、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄから離れると急峻に低下している。

そこで、本形態では、図４に示すように、位置判定部１２０は、対象物体Ｏｂの位置を判定する際に検出領域１０Ｒにおける位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの強度と位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄからの距離との関係の直線的な関係からのずれに起因する誤差を補正するための情報が記憶された記憶部１２１を備えており、位置判定部１２０は、記憶部１２１に記憶されている情報、および光検出器１５を介して得られた受光強度（受光強度）に基づいて対象物体Ｏｂの位置を判定する。以下、図５〜図９を参照して、誤差補正のための構成例１〜３を説明する。

（誤差補正方法の第１例）
図５は、本発明を適用した位置検出機能付き表示装置での位置検出動作を示す説明図であり、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は各々、Ｘ−Ｙ座標上のＸ座標位置を判定する際の位置検出用光源の点灯状態を示す説明図、Ｘ座標位置を判定する際の光強度分布を示す説明図、Ｘ−Ｙ座標上のＹ座標位置を判定する際の位置検出用光源の点灯状態を示す説明図、およびＹ座標位置を判定する際の光強度分布を示す説明図である。図６は、本発明に係る位置検出機能付き表示装置での検出領域における位置検出光の強度と位置検出用光源からの距離との関係を示す説明図であり、図６（ａ）、（ｂ）は各々、検出領域における位置検出光の強度と位置検出用光源からの距離との理想的な関係（直線関係）を示す説明図、および検出領域における位置検出光の強度と位置検出用光源からの距離との実際の関係を示す説明図である。

図７は、本発明に係る位置検出機能付き表示装置での誤差補正方法の第１例を示す説明図であり、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は各々、Ｘ座標位置を補正するための説明図、およびＹ座標位置を補正するための説明図、および座標位置の求め方を示す説明図である。

本形態の位置検出機能付き表示装置１００では、対象物体ＯｂのＸ座標位置を判定する際には、図５（ａ）に示すように、Ｘ方向（第１方向）の一方側で隣り合う位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄを第１の位置検出用光源として同相で駆動し、Ｘ方向の他方側に隣り合う位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｃを第２の位置検出用光源として同相で駆動する。但し、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄと位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｃとは互いに逆相である。その際、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄから出射された位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｄの強度分布は図５（ｂ）に実線Ｌ１１で示すように直線的であるのが理想的であり、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｃから出射された位置検出光Ｌ２ｂ、Ｌ２ｃの強度分布は図５（ｂ）に実線Ｌ２１で示すように直線的であるのが理想的である。

また、対象物体ＯｂのＹ座標位置を判定する際には、図５（ｃ）に示すように、Ｙ方向（第２方向）の一方側で隣り合う位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃを第１の位置検出用光源として同相で駆動し、Ｘ方向の他方側に隣り合う位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄを第２の位置検出用光源として同相で駆動する。但し、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃと位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄとは互いに逆相である。その際、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃから出射された位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｃの強度分布は、図５（ｄ）に実線Ｌ３１で示すように直線的であるのが理想的であり、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄから出射された位置検出光Ｌ２ｂ、Ｌ２ｄの強度分布は、図５（ｄ）に実線Ｌ４１で示すように直線的であるのが理想的である。

しかしながら、実際には、導光板１３から出射される位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの強度は、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄの近傍で極めて強く、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄから離れると急峻に低下している。かかる様子は、例えば、図６（ａ）に示す分布から図６（ｂ）に示す分布になっているものとして表される。従って、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄから出射された位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｄの強度分布は、図５（ｂ）に点線Ｌ１２で示すように曲線的であり、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｃから出射された位置検出光Ｌ２ｂ、Ｌ２ｃの強度分布も、図５（ｂ）に点線Ｌ２２で示すように曲線的である。また、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃから出射された位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｃの強度分布は、図５（ｄ）に点線Ｌ３２で示すように曲線的であり、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄから出射された位置検出光Ｌ２ｂ、Ｌ２ｄの強度分布も、図５（ｄ）に点線Ｌ４２で示すように曲線的である。

その結果、位置判定部１２０において、図５（ｂ）に実線Ｌ１１、Ｌ２１で示す関係、および図５（ｄ）に実線Ｌ３１、Ｌ４１で示す関係をそのまま用いて対象物体Ｏｂの位置を検出すると、図５（ａ）、（ｂ）に一点鎖線Ｌ１０Ｒで示すように歪んだ検出領域１０Ｒ上での位置を検出してしまう。

そこで、本形態では、検出領域１０Ｒの各位置において光検出器１５を介して得られる検出結果（受光強度）と検出領域１０Ｒ上の座標位置との関係を規定する関数またはその逆関数を位置判定部１２０の記憶部１２１に記憶しておく。そして、位置判定部１２０は、記憶部１２１に記憶されている検出領域１０Ｒの各位置において光検出器１５を介して得られる受光強度と検出領域１０Ｒ上の座標位置との関係を規定する関数またはその逆関数を用い、当該逆関数および光検出器１５を介して得られた受光強度に基づいて、対象物体Ｏｂの位置を判定する。

かかる補正方法を、図７を参照して説明するにあたって、その基本原理を理解しやすいように、検出領域１０Ｒの各位置において光検出器１５を介して得られる受光強度を、光検出器１５での検出値自身とし、かかる検出値から対象物体ＯｂのＸＹ座標を求めるとする。すなわち、検出領域１０Ｒの各位置において光検出器１５を介して得られる結果とは、検出光量自身、検出光量の比Ｇａ／Ｇｂ、検出光量の比Ｇ／Ｇｂが１になるように制御量を補償したときの制御量の比Ｉａ／Ｉｂなどであるが、以下の説明では、検出領域１０Ｒの各位置において光検出器１５を介して得られる結果を検出光量自身とする。

本例では、まず、図６（ｂ）に示すような光量分布を規定する曲線の関数
ｆ（ｘ，ｙ）
を求めておき、その逆関数
ｆ^-1（ｐ）
ｐ＝光量（光検出器１５を介して得られる結果）
を記憶部１２１に記憶しておく。

そして、対象物体ＯｂのＸ座標位置を判定する際には、図５（ａ）に示すように、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄと位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｃとを逆相で駆動し、そのときの光検出器１５を介して得られる受光強度ｐを上記の逆関数ｆ^-1（ｐ）に代入して検出領域１０Ｒ上で対象物体Ｏｂの位置を求める。例えば、光検出器１５を介して得られる受光強度ｐが４であれば、逆関数ｆ^-1（４）を求める。かかる結果は、図７（ａ）に太線ＬＸで表される。

次に、対象物体ＯｂのＹ座標位置を判定する際には、図５（ｃ）に示すように、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃと位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄとを逆相で駆動し、そのときの光検出器１５を介して得られる受光強度ｐを上記の逆関数ｆ^-1（ｐ）に代入して検出領域１０Ｒ上で対象物体Ｏｂの位置を求める。例えば、光検出器１５を介して得られる受光強度ｐが７．５であれば、逆関数ｆ^-1（７．５）を求める。かかる結果は、図７（ｂ）に太線ＬＹで表される。

従って、図７（ｃ）に示すように、図７（ａ）に示す太線ＬＸと、図７（ｂ）に示す太線ＬＹとをＸＹ座標に投影した際の交点Ｏが対象物体Ｏｂの位置となる。

かかる方法で求めた対象物体Ｏｂの位置は、検出領域１０Ｒにおける位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの強度と位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄからの距離との関係の直線的な関係からのずれに起因する誤差を補正した真の位置である。それ故、本形態によれば、導光板１３から出射される位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの強度と位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄからの距離との間に直線的な関係がない場合でも、指などの対象物体Ｏｂの位置を正確に判定することができる。

なお、本形態では、逆関数ｆ^-1（ｐ）を記憶部１２１に記憶させておいたが、ｆ（ｘ、ｙ）自身を記憶部１２１に記憶させておいてもよい。

（誤差補正方法の第２例）
図８は、本発明に係る位置検出機能付き表示装置での誤差補正方法の第２例を示す説明図である。

本形態において、図４に示す位置判定部１２０は、検出領域１０Ｒにおける位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの強度と位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄからの距離とを直線的な関係と見做した場合の座標の算出結果を補正するための補正情報を記憶部１２１に記憶しておく。より具体的には、検出領域１０Ｒにおける位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの強度と位置検出用光源１２Ａ〜１２ＤからのＸ方向の距離とを直線的な関係と見做した場合のＸ座標の算出結果を補正するための補正情報を記憶部１２１に記憶しておく。また、検出領域１０Ｒにおける位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの強度と位置検出用光源１２Ａ〜１２ＤからのＹ方向の距離とを直線的な関係と見做した場合のＹ座標の算出結果を補正するための補正情報を記憶部１２１に記憶しておく。

そして、対象物体ＯｂのＸ座標位置を判定する際には、図５（ａ）に示すように、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄと位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｃとを逆相で駆動し、検出領域１０Ｒにおける位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの強度と位置検出用光源１２Ａ〜１２ＤからのＸ方向の距離とを直線的な関係と見做した条件で得られたＸ座標の算出結果と、記録部１２１が記憶している補正情報とに基づいて対象物体ＯｂのＸ軸方向の位置を判定する。その結果、図８（ａ）に示すように、Ｘ方向およびＹ方向の双方で歪んでいた検出領域１０Ｒの形状を、図８（ｂ）に示すように、Ｘ方向については補正された形状とすることができる。

次に、対象物体ＯｂのＹ座標位置を判定する際には、図５（ｃ）に示すように、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃと位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄとを逆相で駆動し、検出領域１０Ｒにおける位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの強度と位置検出用光源１２Ａ〜１２ＤからのＸ方向の距離とを直線的な関係と見做した条件で得られたＹ座標の算出結果と、記録部１２１が記憶している補正情報とに基づいて対象物体ＯｂのＹ軸方向の位置を判定する。その結果、図８（ｂ）に示すように、Ｙ方向で歪んでいた検出領域１０Ｒの形状を、図８（ｃ）に示すように補正することができる。

なお、本形態では、補正情報としては、検出領域１０Ｒにおける位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの強度と位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄからの距離とを直線的な関係と見做した場合の座標の算出結果に演算を加えるための係数や、補正前後の座標が対応するルックアップデーブルなどを用いることができる。また、補正の対象については、座標の算出結果の他、検出光量自身、検出光量の比Ｇａ／Ｇｂ、検出光量の比Ｇ／Ｇｂが１になるように制御量を補償したときの制御量の比Ｉａ／Ｉｂなどであってもよい。

（誤差補正方法の第３例）
図９は、本発明に係る位置検出機能付き表示装置での誤差補正方法の第３例を示す説明図である。

本形態においても、第２例と同様、図４に示す位置判定部１２０は、検出領域１０Ｒにおける位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの強度と位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄからの距離とを直線的な関係と見做した場合の座標の算出結果を補正するための補正情報を記憶部１２１に記憶しておく。より具体的には、検出領域１０Ｒにおける位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの強度と位置検出用光源１２Ａ〜１２ＤからのＸ方向の距離とを直線的な関係と見做した場合のＸ座標の算出結果、およびＹ座標の算出結果を補正するための補正情報を記憶部１２１に記憶しておく。

そして、対象物体ＯｂのＸＹ座標位置を判定する際には、まず、図５（ａ）に示すように、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄと位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｃとを逆相で駆動し、検出領域１０Ｒにおける位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの強度と位置検出用光源１２Ａ〜１２ＤからのＸ方向の距離とを直線的な関係と見做した条件でのＸ座標を算出する。次に、図５（ｃ）に示すように、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃと位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄとを逆相で駆動し、検出領域１０Ｒにおける位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの強度と位置検出用光源１２Ａ〜１２ＤからのＹ方向の距離とを直線的な関係と見做した条件でのＹ座標を算出する。次に、上記のＸ座標およびＹ座標と、記録部１２１が記憶している補正情報とに基づいて対象物体ＯｂのＹ軸方向の位置を判定する。その結果、図９（ａ）に示すように、Ｘ方向およびＹ方向の双方で歪んでいた検出領域１０Ｒの形状を、図９（ｂ）に示すように補正することができる。

なお、本形態では、補正情報としては、検出領域１０Ｒにおける位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの強度と位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄからの距離とを直線的な関係と見做した場合の座標の算出結果に演算を加えるための係数や、補正前後の座標が対応するルックアップデーブルなどを用いることができる。また、補正の対象については、座標の算出結果の他、検出光量自身、検出光量の比Ｇａ／Ｇｂ、検出光量の比Ｇ／Ｇｂが１になるように制御量を補償したときの制御量の比Ｉａ／Ｉｂなどであってもよい。

［他の実施形態］
本発明の光学式位置検出装置および位置検出機能付き表示装置１００は、上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。たとえば、上記各実施形態では、一つの光検出器１５のみを設けているが、別の光検出器が適宜の位置に配置されていても構わない。

例えば、図１０に示すように、位置検出用光源として、Ｘ軸方向（第１方向）およびＹ軸方向（第２方向）を含む面内に対して直交するＺ軸方向（第３方向）における対象物体Ｏｂの位置を検出するための第３方向位置検出用の位置検出光を生成する位置検出用光源１２Ｅを設けた光学式位置検出装置１０および位置検出機能付き表示装置１００に本発明を適用してもよい。かかる構成の光学式位置検出装置１０および位置検出機能付き表示装置１００では、図５（ａ）、（ｃ）に示すモードに加えて、全ての位置検出用光源１２Ｅを点灯させるモードを行い、Ｚ軸方向における対象物体Ｏｂの位置を検出することができる。

また、上記実施形態では、電気光学パネル２０として液晶表示パネルを用いたが、有機エレクトロルミネッセンスパネルなどといった他の種類の電気光学パネルを用いてもよい。かかる有機エレクトロルミネッセンスパネルでも、環境光の強度に連動して画像生成装置２００で形成される画像の輝度を調整すれば、無駄な電力消費を削減することができるとともに、有機エレクトロルミネッセンス素子の寿命を延ばすことができる。

［電子機器への搭載例］
次に、上述した実施形態に係る位置検出機能付き表示装置１００を適用した電子機器について説明する。図１１（ａ）に、位置検出機能付き表示装置１００を備えたモバイル型のパーソナルコンピューターの構成を示す。パーソナルコンピューター２０００は、表示ユニットとしての位置検出機能付き表示装置１００と本体部２０１０を備える。本体部２０１０には、電源スイッチ２００１、およびキーボード２００２が設けられている。図１１（ｂ）に、位置検出機能付き表示装置１００を備えた携帯電話機の構成を示す。携帯電話機３０００は、複数の操作ボタン３００１、およびスクロールボタン３００２、並びに表示ユニットとしての位置検出機能付き表示装置１００を備える。スクロールボタン３００２を操作することによって、位置検出機能付き表示装置１００に表示される画面がスクロールされる。図１１（ｃ）に、位置検出機能付き表示装置１００を適用した情報携帯端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistants）の構成を示す。情報携帯端末４０００は、複数の操作ボタン４００１、および電源スイッチ４００２、並びに表示ユニットとしての位置検出機能付き表示装置１００を備える。電源スイッチ４００２を操作すると、住所録やスケジュール帳といった各種の情報が位置検出機能付き表示装置１００に表示される。

なお、位置検出機能付き表示装置１００が適用される電子機器としては、図１１に示すものの他、デジタルスチールカメラ、液晶テレビ、ビューファインダー型、モニター直視型のビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳、電卓、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、銀行端末などの電子機器などが挙げられる。そして、これらの各種電子機器の表示部として、前述した位置検出機能付き表示装置１００が適用可能である。

１０・・光学式位置検出装置、１０Ｒ・・検出領域、１１・・照明用光源、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ・・位置検出用光源、１３・・導光板、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ・・光入射部、１３ｓ・・光出射面、１５・・光検出器、１５ａ・・受光部、２０・・電気光学パネル、１２０・・位置判定部、１２１・・記憶部、２００・・画像生成装置、Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ、Ｌ２ｃ、Ｌ２ｄ・・位置検出光、Ｌ４・・照明光

Claims (9)

1. 検出領域内の対象物体の位置を光学的に検出するための位置検出方法であって、
   位置検出光を放出する位置検出用光源と、前記位置検出光を内部に採り込む光入射部および該光入射部から入射した前記位置検出光を前記検出領域に向けて出射する光出射面を備えた導光板と、前記検出領域に受光部を向けた光検出器とを設け、
   該光検出器を介して得られた受光強度に基づいて前記対象物体の位置を判定する際、前記検出領域において、基準となる前記位置検出光の強度と前記位置検出用光源からの距離とが比例する直線的な関係と、実際の前記位置検出光の強度と前記位置検出用光源からの距離との関係とのずれに起因する誤差を補正することを特徴とする位置検出方法。
2. 検出領域内の対象物体の位置を光学的に検出するための光学式位置検出装置であって、
   位置検出光を放出する位置検出用光源と、
   前記位置検出光を内部に採り込む光入射部および該光入射部から入射した前記位置検出光を前記検出領域に向けて出射する光出射面を備えた導光板と、
   前記検出領域に受光部を向けた光検出器と、
   該光検出器を介して得られた受光強度に基づいて前記対象物体の位置を判定する位置判定部と、
   を有し、
   前記位置判定部は、前記対象物体の位置を判定する際に前記検出領域において、基準となる前記位置検出光の強度と前記位置検出用光源からの距離とが比例する直線的な関係と、実際の前記位置検出光の強度と前記位置検出用光源からの距離との関係とのずれに起因する誤差を補正することを特徴とする光学式位置検出装置。
3. 前記位置判定部は、前記検出領域の各位置において前記光検出器を介して得られる受光強度と前記検出領域上の座標位置との関係を規定する関数またはその逆関数を記憶しておく記憶部を備え、
   前記位置判定部は、前記逆関数および前記光検出器を介して得られた受光強度に基づいて、前記対象物体の位置を判定す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。
4. 前記位置判定部は、前記検出領域における前記位置検出光の強度と前記位置検出用光源からの距離とが比例する直線的な関係と見做した場合の算出結果を補正するための補正情報を記憶しておく記憶部を備え、
   前記位置判定部は、前記補正情報および前記光検出器を介して得られた受光強度に基づいて、前記対象物体の位置を判定す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。
5. 前記位置検出光源は、前記位置検出光として、互いに逆向きの光成分をもつ位置検出光を生成するために複数設けられていることを特徴とする請求項２乃至４の何れか一項に記載の光学式位置検出装置。
6. 前記位置検出光源は、前記位置検出光として、第１方向において互いに逆向きの光成分をもつ第１方向位置検出用の位置検出光、および当該第１方向に交差する第２方向において互いに逆向きの光成分をもつ第２方向位置検出用の位置検出光を出射するために複数設けられていることを特徴とする請求項２乃至４の何れか一項に記載の光学式位置検出装置。
7. 前記複数の位置検出用光源として、少なくとも４つの位置検出用光源を前記導光板の周りに備え、
   前記４つの位置検出用光源のうち、前記導光板の周りで隣り合う２つの位置検出用光源と他の２つの位置検出用光源とによって前記第１方向位置検出用の位置検出光を生成し、当該第１方向位置検出用の位置検出光を生成する際とが異なる組み合わせで前記導光板の周りで隣り合う２つの位置検出用光源と他の２つの位置検出用光源とによって前記第２方向位置検出用の位置検出光を生成することを特徴とする請求項６に記載の光学式位置検出装置。
8. 請求項２乃至７の何れか一項に記載の光学式位置検出装置を備えた位置検出機能付き表示装置であって、
   前記導光板に対して対向配置された電気光学パネルを備えた画像生成装置を有していることを特徴とする位置検出機能付き表示装置。
9. 請求項８に記載の位置検出機能付き表示装置を備えていることを特徴とする電子機器。