JP2011038960A - 光学式位置検出装置、位置検出機能付き表示装置および光学式位置検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】安価な回路構成で高い検出精度を得ることのできる光学式位置検出装置、位置検出機能付き表示装置、および光学式位置検出方法を提供すること。
【解決手段】光学式位置検出装置１０では、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂに駆動パルスＶｐを供給して検出領域１０Ｒ内に位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂの強度分布を形成するとともに、対象物体Ｏｂで反射した位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂを光検出器１５で受光する。そして、受光量監視工程では、駆動パルスＶｐのパルス幅を時系列的に変化させるとともに、光検出器１５の受光量が閾値を越えたか否かを監視する、そして、位置検出工程では、受光量が閾値を越えたときのパルス幅に基づいて対象物体Ｏｂの位置を検出する。
【選択図】図３

Description

本発明は、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、および光学式位置検出方法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。

光学式位置検出装置を構成するには、例えば、光検出器の検出結果をオペアンプで増幅した後、Ａ／Ｄ変換し、しかる後に信号処理を行なう光検出回路を利用することができる（特許文献１、２参照）。

特開２００４−１１７２５０号公報 特開２００８−６６９８６号公報

しかしながら、光学式位置検出装置を構成するにあたって、特許文献１、２に記載の構成を採用する場合には、分解能の高いＡ／Ｄコンバーターが必要であるが、かかるＡ／Ｄコンバーターは極めて高価であるという問題点がある。すなわち、光検出器からの出力を電流−電圧変換して３Ｖ程度まで増幅した後、１０ｂｉｔの安価なＡ／Ｄコンバーターでデジタル信号に変換すると、１ＬＳＢは約３ｍＶ（＝３Ｖ／１０２４）になってしまい、出力電圧の微小変動に起因する検出誤差が大きくなってしまう。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、安価な回路構成で高い検出精度を得ることのできる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、および光学式位置検出方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、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、前記対象物体に照射される位置検出光を放出して前記検出領域内に前記位置検出光の強度分布を形成する位置検出用光源装置と、前記対象物体で反射した前記位置検出光を受けるように前記検出領域に向けて配置された光検出器と、前記光検出器での検出結果に基づいて前記対象物体の位置を検出する信号処理部と、を有し、前記位置検出用光源装置は、位置検出光を放出する位置検出用光源と、該位置検出用光源に駆動パルスを供給するとともに、当該駆動パルスのパルス幅を時系列的に変化させる光源駆動部と、を備え、前記信号処理部は、前記光検出器の受光量が閾値を越えたか否かを監視する受光量監視部と、該受光量監視部での監視結果において前記受光量が前記閾値を越えたときの前記パルス幅に基づいて前記対象物体の位置を検出するする位置検出部と、を備えていることを特徴とする。

また、本発明は、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方法であって、位置検出用光源に駆動パルスを供給して前記検出領域内に前記位置検出光の強度分布を形成するとともに、前記対象物体で反射した前記位置検出光を受光するように光検出器を設ける。そして、前記駆動パルスのパルス幅を時系列的に変化させるとともに、前記光検出器の受光量が閾値を越えたか否かを監視する受光量監視工程と、該受光量監視工程での監視結果において前記受光量が閾値を越えたときの前記パルス幅に基づいて前記対象物体の位置を検出する位置検出工程と、を行うことを特徴とする。

本発明では、位置検出用光源から位置検出光を放出すると、検出領域内には位置検出光の強度分布が形成される。すなわち、検出領域では、位置検出用光源に近い位置では位置検出光の強度が高く、位置検出用光源から遠い位置では位置検出光の強度が低い。従って、検出領域において対象物体で反射した位置検出光を光検出器によって検出した際、光検出器の受光量は、対象物体が位置検出用光源に近いときは受光量が大で、対象物体が位置検出用光源から遠いときは受光量が小となる。また、本発明では、駆動パルスのパルス幅を時系列的に変化させており、駆動パルスのパルス幅が狭いときでも光検出器の受光量が閾値を越えた場合には、対象物体が位置検出用光源に近いことを検出することができる。また、駆動パルスのパルス幅が狭いときには光検出器の受光量が閾値を越えず、駆動パルスのパルス幅が広くなったときに受光量が閾値を越えた場合には、対象物体が位置検出用光源に遠いことを検出することができる。従って、光検出器からのアナログ出力をＡ／Ｄコンバーターによってデジタル信号に変換しなくても、受光量が閾値を越えたときのパルス幅を検出すれば、対象物体の位置を検出することができる。それ故、高い検出精度を確保する場合でも、高価なＡ／Ｄコンバーターを必要としないので、安価な回路構成で済む。

本発明において、前記受光量監視部は、前記光検出器に電気的接続に接続されたキャパシタと、前記閾値を規定する判定電圧と前記キャパシタの電圧とを比較して前記キャパシタの電圧が前記判定電圧を越えた場合に出力が２値化信号の一方から他方に変化する比較回路と、を備えていることが好ましい。かかる構成によれば、簡素な回路構成で、受光量が閾値を越えたか否かを検出することができる。本発明において、「キャパシタの電圧が判定電圧を越える」とは、判定電圧より低かったキャパシタの電圧が判定電圧より高くなる場合、および判定電圧より高かったキャパシタの電圧が判定電圧より低くなる場合の双方を含む意味である。この場合、前記光源駆動部は、１回の位置検出動作において、前記駆動パルスの前記パルス幅を短い方から長い方に時系列的に変化させることが好ましい。このように構成すると、駆動パルスのパルス幅が変わるたびにキャパシタの電圧をリセットしなくても、キャパシタの電圧と判定電圧とを比較するだけで、受光量が閾値を越えたか否かを監視することができる。

本発明において、前記光源駆動部は、１回の位置検出動作において、前記駆動パルスの前記パルス幅を短い方から長い方に時系列的に変化させるとともに、前記光検出器の受光量が前記閾値を越えた時点で前記駆動パルスの出力を停止することが好ましい。このように構成すると、光検出器の受光量が閾値を越えた後は、駆動パルスの出力を停止するため、消費電力を削減することができる。また、光検出器の受光量が閾値を越えた後、すぐに次の位置検出動作を行なえば、検出に要する時間を短縮することができる。

本発明において、前記位置検出用光源装置は、前記位置検出用光源として、少なくとも、前記検出領域の平面視において出射光軸を互い交差する方向に向けた２つの位置検出用光源を備えていることが好ましい。このように構成すると、対象物体の平面座標を検出することができる。

本発明において、前記検出領域は、平面視において複数の検出領域に分割され、当該複数の検出領域の各々に、前記２つの位置検出用光源が設けられていることが好ましい。このように構成すると、検出領域が広い場合でも、対象物体の位置を高い精度で検出することができる。

本発明において、前記位置検出用光源は、前記検出領域の角部分に平面視で重なる位置に設けられていることが好ましい。このように構成すると、対象物体の位置を一義的に検出することができる。

本発明において、前記位置検出用光源装置は、前記位置検出用光源から出射された前記位置検出光を内部に採り込んだ後、当該位置検出光を前記検出領域に向けて出射して前記位置検出光の強度分布を形成する導光板を備えていることが好ましい。このように構成すると、位置検出用光源装置は面状光源として形成することができるとともに、複数の位置検出光のいずれに関しても強度分布を好適に形成することができる。

本発明を適用した光学式位置検出装置は位置検出機能付き表示装置を構成するのに用いることができる。この場合、位置検出機能付き表示装置は、前記導光板に対して平面視で重なる領域に画像を形成する画像生成装置を有している。前記画像生成装置としては、投射型表示装置や、液晶装置や有機エレクトロルミネッセンス装置などといった直視型表示装置を用いることができる。

本発明に係る位置検出機能付き表示装置は、各種表示装置の他、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。

本発明を適用した光学式位置検出装置および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の構成を模式的に示す説明図である。 本発明を適用した光学式位置検出装置の詳細構成を示す説明図である。 本発明を適用した光学式位置検出装置において採用した信号処理部等の説明図である。 本発明を適用した光学式位置検出装置の位置検出方法の具体的内容を示す説明図である。 本発明を適用した別の光学式位置検出装置の説明図である。 本発明の変形例１に係る光学式位置検出装置の分解斜視図である。 本発明の変形例１に係る光学式位置検出装置の断面構成を示す説明図である。 本発明の変形例２に係る光学式位置検出装置の分解斜視図である。 本発明の変形例２に係る光学式位置検出装置の断面構成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。

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、検出領域内における面内方向をＸＹＺ直交座標におけるＸＹ面とし、検出領域内における面内方向に直交する方向をＺ軸方向として説明する。

［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構成］
（位置検出機能付き表示装置の全体構成）
図１は、本発明を適用した光学式位置検出装置および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の構成を模式的に示す説明図であり、図１（ａ）、（ｂ）は、画像投射面に対して前方（入力操作側）から画像を投射する投射型表示装置を用いた場合の構成例を示す説明図、および画像投射面に対して後方（入力操作側とは反対側）から画像を投射する投射型表示装置を用いた場合の構成例を示す説明図である。

図１（ａ）、（ｂ）に示す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、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（Ｘ座標位置およびＹ座標位置）を検出する。

詳しくは後述するように、光学式位置検出装置１０は、位置検出光を放出する位置検出用光源１２を備えた位置検出用光源装置１１と、検出領域１０Ｒに受光部１５ａを向けた光検出器１５とを有している。また、本形態において、位置検出用光源装置１１は、ＸＹ平面に平行に配置された導光板１３も備えている。

本形態において、画像生成装置２００は投射型であり、導光板１３の前面側（入力操作側）に重ねて配置されたスクリーン状の被投射面２０１を有している。このため、画像生成装置２００は、導光板１３に対して平面視で重なる領域に画像を形成する。本形態において、画像形成領域２０Ｒは、光学式位置検出装置１０の検出領域１０Ｒと略重なる領域である。ここで、被投射面２０１は、白色等、赤外光を通過可能な材質からなる。

図１（ａ）、（ｂ）に示す位置検出機能付き表示装置１００のうち、図１（ａ）に示す位置検出機能付き表示装置１００の画像生成装置２００は、前方（入力操作側）から画像を投射する投射型表示装置２０３を備えている。図１（ｂ）に示す位置検出機能付き表示装置１００の画像生成装置２００は、導光板１３および被投射面２０１の後方（入力操作側とは反対側）に配置されたミラー２０６と、ミラー２０６に向けて画像を投射する投射型表示装置２０７とを備えている。

（光学式位置検出装置１０の詳細構成）
図２は、本発明を適用した光学式位置検出装置の詳細構成を示す説明図であり、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、光学式位置検出装置の断面構成を模式的に示す説明図、光学式位置検出装置に用いた導光板などの構成を示す説明図、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２（ａ）、（ｂ）に示すように、本形態の光学式位置検出装置１０において、位置検出用光源装置１１は、略長方形の平面形状を有する導光板１３を備えており、導光板１３の側端面１３ｍでは、長辺に相当する辺部分１３ｋ、１３ｌ同士がＹ軸方向で対向し、短辺に相当する辺部分１３ｉ、１３ｊ同士がＸ軸方向で対向している。また、光学式位置検出装置１０は、位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂを放出する２つの位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂ（図１に示す位置検出用光源１２）を有しており、導光板１３は、側端面１３ｍに、位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂが入射する２つの光入射部１３ａ、１３ｂを備えている。導光板１３は、内部を伝播した位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂを出射する光出射面１３ｓを一方の表面（図示上面）に備えており、かかる光出射面１３ｓと側端面１３ｍとは直交している。光学式位置検出装置１０は、検出領域１０Ｒに受光部１５ａを向けた光検出器１５を備えている。

本形態において、２つの位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂおよび２つの光入射部１３ａ、１３ｂはいずれも、導光板１３の角部分１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ、１３ｈのうち、周方向で隣り合う２つの角部分１３ｆ、１３ｇに設けられている。位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂは各々、光入射部１３ａ、１３ｂと対向するように配置され、好ましくは光入射部１３ａ、１３ｂと密接するように配置されている。このため、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂは、検出領域１０Ｒの平面視において互いに交差する方向に位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂを出射する。

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、１３ｂ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。なお、導光板１３の光出射側には、必要に応じて、位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂの均―化を図るために、プリズムシートや光散乱板などの光学シートが配置される場合もある。

位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂ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、Ｌ２ｂを発散光として放出する。位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂの種類は、特に限定されないが、可視光とは波長分布が異なることが好ましい。また、位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ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。従って、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）、あるいは９５０ｎｍであることが望ましい。

検出領域１０Ｒは、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄが視認側（操作側）に出射される平面的な領域であり、対象物体Ｏｂによる反射光が生じうる領域である。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つの辺部分１３ｋ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。

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、Ｌ２ｂを検出するものではない。

（ＸＹ座標を検出するための基本原理）
本形態の位置検出機能付き表示装置１００において、位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂは、導光板１３の内部では互いに交差する方向に伝播しながら、光出射面１３ｓから出射される。その際、導光板１３から検出領域１０Ｒに出射される位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂの光量は、図２（ｃ）に実線Ｌ１０で示すように、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂからの距離に伴って直線的に減衰する強度分布を有することになる。その結果、光検出領域１０Ｒ内の対象物体Ｏｂで反射した光を光検出器１５で受光した際、対象物体Ｏｂの位置と光検出器１５での受光量との関係も、図２（ｃ）に実線Ｌ１０で示す関係となる。

また、本形態では、図３および図４を参照して後述するように、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂに駆動パルス（電流パルス）を印加して位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂを放出させるとともに、駆動パルスのパルス幅を時系列に変化させる。その結果、パルス幅の変化に伴って、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂから１周期内で出射される位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂの光量と位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂからの距離との関係は、点線Ｌ１１および一点鎖線Ｌ１２で示す関係にシフトし、対象物体Ｏｂの位置と光検出器１５の１周期内での受光量も、図２（ｃ）に点線Ｌ１１および一点鎖線Ｌ１２で示す関係にシフトする。より具体的には、パルス幅が狭いときには、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂから１周期内で出射される位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂの光量と位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂからの距離との関係は、点線Ｌ１１で示す関係にシフトし、対象物体Ｏｂの位置と光検出器１５の１周期内での受光量も、図２（ｃ）に点線Ｌ１１で示す関係にシフトする。これに対して、パルス幅が広いときには、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂから１周期内で出射される位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂの光量と位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂからの距離との関係は、一点鎖線Ｌ１２で示す関係にシフトし、対象物体Ｏｂの位置と光検出器１５の１周期内での受光量も、図２（ｃ）に一点鎖線Ｌ１２で示す関係にシフトする。従って、光検出器１５でも受光量に閾値電圧を設定し、かかる閾値電圧を光検出器１５での受光量が越えたときのパルス幅が分れば、平面視における対象物体Ｏｂの位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂからの位置を検出することができることになる。

（位置検出処理部等の構成）
図３は、本発明を適用した光学式位置検出装置１０において採用した信号処理部等の説明図である。なお、対象物体Ｏｂの検出領域１０Ｒ内の平面位置情報を取得するための信号処理部を構成するにあたっては、例えば、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３を参照して以下に説明するように、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が搭載された電子機器の内部において構成されていてもよい。

図３（ａ）に示すように、本形態の光学式位置検出装置１０は、位置検出用光源装置１１と、光検出器１５と、光検出器１５での検出結果に基づいて対象物体Ｏｂの位置を検出する信号処理部８０とを有している。位置検出用光源装置１１は、位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂを放出する位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂと、導光板１５と、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂに駆動パルスＶｐを供給する光源駆動部５０とを備えており、光源駆動部５０は、図４（ａ）を参照して後述するように、スキャン動作を１回行なう度に駆動パルスＶｐのパルス幅を時系列的に変化させるように構成されている。信号処理部８０は、光検出器１５の受光量が閾値を越えたか否かを監視する受光量監視部７０と、受光量監視部７０での監視結果において受光量が閾値を越えたときのパルス幅に基づいて対象物体Ｏｂの位置を検出するする位置検出部６０とを備えている。

信号処理部８０において、受光量監視部７０は、光検出器１５に電気的接続に接続されたキャパシタ７１０と、閾値を規定する判定電圧Ｖthとキャパシタ７１０の電圧とを比較するコンパレーター７２０（比較回路）とを備えており、コンパレーター７２０は、キャパシタ７１０の電圧が判定電圧Ｖthを越えたときに出力が２値化信号の一方から他方に変化する。キャパシタ７１０は、光検出器１５に並列に電気的に接続されており、光検出器１５の検出電流を積分して受光量とする。また、受光量監視部７０は、所定のタイミングでキャパシタ７１０に放電および充電を行うリセット回路７３０を備えており、かかるリセット回路７３０は、キャパシタ７１０の電圧を初期値に戻す機能を担っている。このようにした受光量監視部７０において、例えば、検出を開始する際にリセット回路７３０がキャパシタ７１０を放電させた場合、光検出器１５が位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂを検出すると、キャパシタ７１０が充電され、キャパシタ７１０の電圧が上昇する。ここで、光検出器１５での受光量は、キャパシタ７１０への充電量と比例関係にあるので、キャパシタ７１０の電圧を監視すれば、光検出器１５での受光量を監視することができる。また、受光量監視部７０において、検出を開始する際にリセット回路７３０がキャパシタ７１０を初期電圧に充電した場合、光検出器１５が位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂを検出すると、キャパシタ７１０が放電され、キャパシタ７１０の電圧が下降する。この場合、光検出器１５での受光量は、キャパシタ７１０への放電量と比例関係にあるので、キャパシタ７１０の電圧を監視すれば、光検出器１５での受光量を監視することができる。いずれも場合も、キャパシタ７１０の電圧が判定電圧Ｖthを越えた場合、光検出器１５での受光量が閾値を越えたとして、コンパレーター７２０の出力信号は、２値化信号の一方（例えば、ロー「Ｌ」レベル）から他方（例えば、ハイ「Ｈ」レベル）に変化する。

信号処理部８０において、位置検出部６０は、ＸＹ座標検出部６５０と、記憶部６９０とを備えており、記憶部６９０は、コンパレーター７２０の出力信号が、ハイ「Ｈ」レベルに変化した際の駆動パルスＶｐと、対象物体Ｏｂの位置との関係を示すデータを記憶するルックアップテーブルなどとして構成されている。ここで、ＸＹ座標検出部６５０は、Ｘ座標検出部６６０およびＹ座標検出部６７０を備えている。

（位置検出動作）
図４は、本発明を適用した光学式位置検出装置１０の位置検出方法の具体的内容を示す説明図であり、図４（ａ）、（ｂ）は、本形態の光学式位置検出装置１０において駆動パルスのパルス幅を変化させたときの説明図、およびＸＹ座標検出方法を示す説明図である。

本形態では、まず、受光量監視工程では、図３に示すリセット回路７３０は、キャパシタ７１０の電圧を初期値にリセットする。次に、図３に示す光源駆動部５０は、位置検出用光源１２Ａに対して駆動パネルＶｐを供給する。その際、光源駆動部５０は、図４（ａ）に示すように、スキャン１、スキャン２・・・スキャンｎの順に行い、計ｎ回のスキャン動作を行なう。ここで、光源駆動部５０は、スキャン動作を１回行なうたびに、駆動パルスＶｐのディーティ比を小から大に変化させ、駆動パルスＶｐのパルス幅を狭い方から広い方に時系列的を変化させる。図４（ａ）には、１つの駆動パルスＶｐに計４つのパルスが含まれているように示してあるが、１つの駆動パルスＶｐに含まれるパルス数には限定がなく、１つのパルスあるいは複数のパルスであってもよい。

このように位置検出用光源１２Ａを駆動すると、図４（ｂ）に示すように、位置検出用光源１２Ａから導光板１３に位置検出光Ｌ２ａが出力され、導光板１３から検出領域１０Ｒに位置検出光Ｌ２ａが出力される。その際、導光板１３から検出領域１０Ｒに出射される位置検出光Ｌ２ａの光量は、図２（ｃ）に実線Ｌ１０で示したように、位置検出用光源１２Ａからの距離に伴って直線的に減衰する強度分布を有することになる。また、パルス幅が狭いときには、検出領域１０Ｒに対して１スキャン内（１周期内）で出射される位置検出光Ｌ２ａの光量と位置検出用光源１２Ａからの距離との関係は、図２（ｃ）に点線Ｌ１１で示した関係にある。また、パルス幅が狭いときには、光検出器１５の１スキャン内（１周期内）での受光量（キャパシタ７１０の電圧に相当）と位置検出用光源１２Ａからの距離との関係は、図２（ｃ）に点線Ｌ１１で示した関係にある。これに対して、パルス幅が広いときには、検出領域１０Ｒに対して１スキャン内（１周期内）で出射される位置検出光Ｌ２ａの光量と位置検出用光源１２Ａからの距離との関係は、図２（ｃ）に一点鎖線Ｌ１２で示した関係にある。また、パルス幅が広いときには、光検出器１５の１スキャン内（１周期内）での受光量（キャパシタ７１０の電圧に相当）と位置検出用光源１２Ａからの距離との関係は、図２（ｃ）に一点鎖線Ｌ１２で示した関係にある。

このため、駆動パルスＶｐのパルス幅が狭いときでも、光検出器１５の受光量が閾値を越えた場合には、対象物体Ｏｂが位置検出用光源１２Ａに近いことになる。これに対して、駆動パルスＶｐのパルス幅が狭いときには光検出器１５の受光量が閾値を越えず、駆動パルスＶｐのパルス幅が広くなってときに受光量が閾値を越えた場合には、対象物体Ｏｂが位置検出用光源１２Ａから遠くになる。従って、受光量が閾値を越えたときのパルス幅が分れば、位置検出用光源１２Ａからの距離が分ることになる。例えば、図４（ａ）に示す例では、スキャン４でコンパレーター７２０の出力信号がロー「Ｌ」からハイ「Ｈ」レベルに変化しており、かかる結果は、図４（ｂ）に円弧形の領域Ｃ１１上に対象物体Ｏｂが位置することを示す。

このようにして、対象物体Ｏｂの位置を限定した後は、スキャン５以降の動作を停止し、もう１つの位置検出用光源１２Ｂを用いての位置検出を行なう。具体的には、受光量監視工程において、図３に示すリセット回路７３０は、再びキャパシタ７１０の電圧を初期値にリセットする。次に、図３に示す光源駆動部５０は、位置検出用光源１２Ｂに対して駆動パネルＶｐを供給する。その際、光源駆動部５０は、図４（ａ）に示すように、計ｎ回のスキャン動作を行ない、スキャン動作を１回行なうたびに、駆動パルスＶｐのディーティ比を小から大に変化させ、駆動パルスＶｐのパルス幅を狭い方から広い方に時系列的を変化させる。その際も、１つの駆動パルスＶｐに含まれるパルスの数は、１つあるいは複数であってもよい。

このように位置検出用光源１２Ｂを駆動すると、位置検出用光源１２Ａを駆動したときと同様、駆動パルスＶｐのパルス幅が狭いときでも、光検出器１５の受光量が閾値を越えた場合には、対象物体Ｏｂが位置検出用光源１２Ａに近いことになる。これに対して、駆動パルスＶｐのパルス幅が狭いときには光検出器１５の受光量が閾値を越えず、駆動パルスＶｐのパルス幅が広くなってときに受光量が閾値を越えた場合には、対象物体Ｏｂが位置検出用光源１２Ａから遠くになる。従って、受光量が閾値を越えたときのパルス幅が分れば、位置検出用光源１２Ａからの距離が分ることになる。例えば、図４（ａ）に示す例では、スキャン４でコンパレーター７２０の出力信号がロー「Ｌ」からハイ「Ｈ」レベルに変化しており、かかる結果は、図４（ｂ）に円弧状の領域Ｃ１２上に対象物体Ｏｂが位置することを示す。

このようにして、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂを駆動して、対象物体Ｏｂの位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂからの距離を検出した後、位置検出部６０のＸＹ座標検出部６５０において、円弧状の領域Ｃ１１、Ｃ１２の交点から、Ｘ座標検出部６６０が対象物体ＯｂのＸ座標ｘ₁を検出し、Ｙ座標検出部６７０が対象物体ＯｂのＹ座標ｙ₁を検出する（位置検出工程）。

（パルス幅制御の分解能と位置検出時の分解能との関係）
本形態の光学式位置検出装置１０では、パルス幅制御の分解能（パルス幅の種類／スキャン回数）によって位置検出時の分解能が規定されるが、パルス幅制御の分解能は８ｂｉｔ（２５６ステップ）でも十分である。すなわち、パルス幅制御の分解能を８ｂｉｔとした場合、投射型表示装置の各種仕様（画面サイズ／スクリーンサイズ）において、位置検出光のＬ２ａ、Ｌ２ｂの照射距離および位置検出時の分解能用を算出すると、表１に示す結果となる。表１から分るように、画面サイズが１４、５０、１２０インチである場合における位置検出時の分解能は各々、１．４ｍｍ、４．９ｍｍ、１１．７ｍｍとなる。

すなわち、投射型表示装置の画面サイズが１２０インチである場合でも、位置検出時の分解能は１１．７ｍｍであるので、指先での入力でも十分検出可能である。

また、本形態の光学式位置検出装置１０では、パルス幅制御の分解能（パルス幅の種類／スキャン回数）によって位置検出に要する時間が規定されるが、以下に説明するように、１つの駆動パルスＶｐにおけるパルスの数を１つとすれば、位置検出用光源１２Ａを用いての検出と、位置検出用光源１２Ｂを用いての検出とを行なってＸＹ座標を検出しても、１秒以下の検出で済むため、ストレスなく位置検出が可能である。

すなわち、パルスの数を１つとし、８ｂｉｔのパルス幅制御の最小パルス幅を１０μｓ（マイクロ秒）とし、フォトダイオードからなる検出器１５とコンパレーター７２０での反応動作遅延を２５μｓとした場合、位置検出用光源１２Ａを用いての検出に要する時間ｔaは、図４（ａ）に示す各スキャンに要する総和に相当し、以下の式
ｔa＝ｔ1＋t2＋ｔ3＋t4＋・・・ｔn
ｔ1＝１０μｓ＋２５μｓ
ｔ2＝１０μｓ×２＋２５μｓ
ｔ3＝１０μｓ×３＋２５μｓ
ｔ4＝１０μｓ×４＋２５μｓ
・・・・・・・
ｔ256＝０μｓ×２５６＋２５μｓ
から、３３５３６０μｓ（３３５ｍｓ）であることが分る。従って、位置検出用光源１２Ａを用いての検出と、位置検出用光源１２Ｂを用いての検出とを行なってＸＹ座標を検出しても、３７０ｍｓの検出時間で済む。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の光学式位置検出装置１０および位置検出機能付き表示装置１００では、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂから位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂを放出すると、検出領域１０Ｒ内には位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂの強度分布が形成される。すなわち、検出領域１０Ｒでは、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂに近い位置では位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂの強度が高く、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂから遠い位置では位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂの強度が低い。従って、検出領域１０Ｒにおいて対象物体Ｏｂで反射した位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂを光検出器１５によって検出した際、光検出器１５の受光量は、対象物体Ｏｂが位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂに近いときは受光量が大で、対象物体Ｏｂが位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂから遠いときは受光量が小となる。また、本形態では、駆動パルスＶｐのパルス幅を時系列的に変化させており、駆動パルスＶｐのパルス幅が狭いときでも、光検出器１５の受光量が閾値を越えた場合には、対象物体Ｏｂが位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂに近いことを検出することができる。また、駆動パルスＶｐのパルス幅が狭いときには光検出器１５の受光量が閾値を越えず、駆動パルスＶｐのパルス幅が広くなってときに受光量が閾値を越えた場合には、対象物体Ｏｂが位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂに遠いことを検出することができる。従って、光検出器１５からのアナログ出力をＡ／Ｄコンバーターによってデジタル信号に変換しなくても、受光量が閾値を越えたときのパルス幅を用いれば、対象物体Ｏｂの位置を検出することができる。それ故、高い検出精度を確保する場合でも、高価なＡ／Ｄコンバーターを必要としないので、安価な回路構成で済む。

また、本形態において、受光量監視部７０は、光検出器１５に電気的接続に接続されたキャパシタ７１０と、閾値を規定する判定電圧Ｖthとキャパシタ７１０の電圧とを比較するコンパレーター７２０（比較回路）とを備えているため、簡素な回路構成で、受光量が閾値を越えたか否かを検出することができる。

また、本形態において、光源駆動部５０は、１回の位置検出動作において、駆動パルスＶｐのパルス幅を短い方から長い方に時系列的に変化させている。このため、駆動パルスＶｐのパルス幅が変わるたびにキャパシタ７１０の電圧をリセットしなくても、キャパシタ７１０の電圧と判定電圧Ｖthを比較するだけで、受光量が閾値を越えたか否かを監視することができる。しかも、光源駆動部５０は、１回の位置検出動作において、光検出器１５の受光量が閾値を越えた時点で駆動パルスＶｐの出力を停止する。このため、消費電力を削減することができる。また、光検出器１５の受光量が閾値を越えた後、すぐに次の位置検出動作を行なえば、検出に要する時間を短縮することができる。

また、位置検出用光源装置１１は、位置検出用光源として、少なくとも、検出領域１０Ｒの平面視において出射光軸を互い交差する方向に向けた２つの位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂを備えているため、対象物体の平面座標を検出することができる。しかも、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂは、検出領域１０Ｒの角部分に平面視で重なる位置に設けられているため、２回の検出動作で求めた円弧状の領域Ｃ１１、Ｃ１２は１箇所のみで重なることから、対象物体Ｏｂの位置を一義的に検出することができる。

また、位置検出用光源装置１１は、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂから出射された位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂを内部に採り込んだ後、検出領域１０Ｒに向けて出射する導光板１３を備えているため、位置検出用光源装置１１を面状光源として形成することができるとともに、２つの位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂのいずれに関しても強度分布を好適に形成することができる。

（他の実施の形態）
図５は、本発明を適用した別の光学式位置検出装置の説明図である。上記実施の形態では、１つの導光板１３に２つの位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂを設けたが、図５に示すように、導光板１３の角部分１３ｅ、１３ｈにも、光入射部１３ｃ、１３ｄおよび位置検出用光源１２Ｃ、１２Ｄを設けてもよい。かかる構成によれば、検出領域１０Ｒを２つの検出領域１０Ｒ1、１０Ｒ2に分割し、検出領域１０Ｒ1、１０Ｒ2の各々の角部分に２つの位置検出用光源を設けた構成となる。従って、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂから出射された位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂによって検出領域１０Ｒ1での位置検出を行ない、位置検出用光源１２Ｃ、１２Ｄから出射された位置検出光Ｌ２ｃ、Ｌ２ｄを用いて検出領域１０Ｒ2での位置検出を行なうことができる。それ故、位置検出精度を高めることができる。なお、図５に示す例では、検出領域１０Ｒを２つの検出領域１０Ｒ1、１０Ｒ2に分割したが、検出領域１０を格子状の４つの検出領域に分割し、４つの検出領域の各々の角部分に２つの位置検出用光源を設けてもよい。

また、上記実施の形態では、２つの位置検出用光源を交互に点灯させてＸＹ座標を検出したが、全ての位置検出用光源を同時に点灯させ、この状態での光検出器１５の受光量を用いてＺ軸方向の位置を検出してもよい。この場合も、２つの位置検出用光源を同時にパルス駆動し、そのパルス幅を時系列的に変化させ、光検出器１５の受光量が閾値を越えた時点でのパルス幅を用いてＺ軸方向の位置を検出することが好ましい。

［位置検出機能付き表示装置１００の変形例］
上記実施の形態では、画像生成装置２００として投射型表示装置２０３、２０７を備えている構成であったが、図６〜図９に示すように、直視型の表示装置を画像生成装置２００として採用すれば、図１０を参照して後述する電子機器に用いることができる。

（位置検出機能付き表示装置１００の変形例１）
図６および図７は、本発明の変形例１に係る位置検出機能付き表示装置１００の分解斜視図、および断面構成を示す説明図である。なお、本形態の位置検出機能付き表示装置１００において、光学式位置検出装置１０の構成は、上記実施の形態と同様であるため、共通する部分については同一の符号を付してそれらの説明を省略する。

図６および図７に示す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、位置検出光を放出する位置検出用光源１２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とを備えている。画像生成装置２００は、有機エレクトロルミネッセンス装置やプラズマ表示装置などといった直視型表示装置２０８であり、光学式位置検出装置１０に対して入力操作側とは反対に設けられている。直視型表示装置２０８は、導光板１３に対して平面視で重なる領域に画像表示領域２０Ｒを備えており、かかる画像表示領域２０Ｒは検出領域１０Ｒと平面視で重なっている。

（位置検出機能付き表示装置１００の変形例２）
図８および図９は、本発明の変形例２に係る位置検出機能付き表示装置１００の説明図であり、図８および図９は各々、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の分解斜視図、および断面構成を示す説明図である。なお、本形態の位置検出機能付き表示装置１００において、光学式位置検出装置１０の構成は、上記実施の形態と同様であるため、共通する部分については同一の符号を付してそれらの説明を省略する。

図８および図９に示す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、位置検出光を放出する位置検出用光源１２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とを備えている。画像生成装置２００は、直視型表示装置である液晶装置２０９と、透光性カバー３０とからなる。液晶装置２０９は、導光板１３に対して平面視で重なる領域に画像表示領域２０Ｒを備えており、かかる画像表示領域２０Ｒは検出領域１０Ｒと平面視で重なっている。

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。

液晶装置２０９（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液晶パネル２０９ａを備えている。本形態において、液晶パネル２０９ａは、透過型の液晶パネルであり、２枚の透光性基板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、液晶パネル２０９ａは、アクティブマトリクス型液晶パネルであり、２枚の透光性基板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。かかる液晶パネル２０９ａ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。

液晶パネル２０９ａ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、液晶パネル２０９ａ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、液晶パネル２０９ａ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、液晶パネル２０９ａ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。

液晶装置２０９は、液晶パネル２０９ａ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に対して液晶パネル２０９ａ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。

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、液晶パネル２０９ａの視認側とは反対側で液晶パネル２０９ａ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を液晶パネル２０９ａ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。

（電子機器への搭載例）
図１０を参照しながら、図６〜図９を参照して説明した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１０は、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。図１０（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１０（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１０（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１０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・・位置検出用光源装置、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ・・位置検出用光源、１３・・導光板、１５・・光検出器、５０・・光源駆動部、６０・・位置検出部、７０・・受光量監視部、８０・・信号処理部、１００・・位置検出機能付き表示装置、２００・・画像生成装置、６６０・・Ｘ座標検出部、６７０・・Ｙ座標検出部、７１０・・キャパシタ、７２０・・コンパレーター（比較回路）、７３０・・リセット回路、Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ、Ｌ２ｃ、Ｌ２ｄ・・位置検出光、Ｒ１、Ｒ２・・抵抗、Ｖth・・判定電圧

Claims (10)

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光学式位置検出装置であって、
   前記対象物体に照射される位置検出光を放出して前記検出領域内に前記位置検出光の強度分布を形成する位置検出用光源装置と、
   前記対象物体で反射した前記位置検出光を受けるように前記検出領域に向けて配置された光検出器と、
   前記光検出器での検出結果に基づいて前記対象物体の位置を検出する信号処理部と、
   を有し、
   前記位置検出用光源装置は、位置検出光を放出する位置検出用光源と、該位置検出用光源に駆動パルスを供給するとともに、当該駆動パルスのパルス幅を時系列的に変化させる光源駆動部と、を備え、
   前記信号処理部は、前記光検出器の受光量が閾値を越えたか否かを監視する受光量監視部と、該受光量監視部での監視結果において前記受光量が前記閾値を越えたときの前記パルス幅に基づいて前記対象物体の位置を検出するする位置検出部と、を備えていることを特徴とする光学式位置検出装置。
2. 前記受光量監視部は、前記光検出器に電気的接続に接続されたキャパシタと、前記閾値を規定する判定電圧と前記キャパシタの電圧とを比較して前記キャパシタの電圧が前記判定電圧を越えた場合に出力が２値化信号の一方から他方に変化する比較回路と、を備え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。
3. 前記光源駆動部は、１回の位置検出動作において、前記駆動パルスの前記パルス幅を短い方から長い方に時系列的に変化させることを特徴とする請求項２に記載の光学式位置検出装置。
4. 前記光源駆動部は、１回の位置検出動作において、前記駆動パルスの前記パルス幅を短い方から長い方に時系列的に変化させるとともに、前記光検出器の受光量が前記閾値を越えた時点で前記駆動パルスの出力を停止することを特徴とする請求項１または２に記載の光学式位置検出装置。
5. 前記位置検出用光源装置は、前記位置検出用光源として、少なくとも、前記検出領域の平面視において出射光軸を互い交差する方向に向けた２つの位置検出用光源を備えていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の光学式位置検出装置。
6. 前記検出領域は、平面視において複数の検出領域に分割され、
   当該複数の検出領域の各々に、前記２つの位置検出用光源が設けられてい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。
7. 前記位置検出用光源は、前記検出領域の角部分に平面視で重なる位置に設けられてい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。
8. 前記位置検出用光源装置は、前記位置検出用光源から出射された前記位置検出光を内部に採り込んだ後、当該位置検出光を前記検出領域に向けて出射して前記位置検出光の強度分布を形成する導光板を備えていることを特徴とする請求項５乃至７の何れか一項に記載の光学式位置検出装置。
9. 請求項１乃至８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平面視で重なる領域に画像を形成する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。
10. 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方法であって、
    位置検出用光源に駆動パルスを供給して前記検出領域内に前記位置検出光の強度分布を形成するとともに、前記対象物体で反射した前記位置検出光を受光するように光検出器を設け、
    前記駆動パルスのパルス幅を時系列的に変化させるとともに、前記光検出器の受光量が閾値を越えたか否かを監視する受光量監視工程と、
    該受光量監視工程での監視結果において前記受光量が閾値を越えたときの前記パルス幅に基づいて前記対象物体の位置を検出する位置検出工程と、
    を有していることを特徴とする光学式位置検出方法。