JP2011227026A - 位置検出機能付き機器 - Google Patents

Abstract

【課題】測定頻度を高めることに伴って対象物体の位置検出精度を高めることのできる位置検出機能付き機器を提供すること。
【解決手段】位置検出機能付き機器１の光学式位置検出装置１０において、検出用光源１２が視認面４１の側に検出光Ｌ２を出射し、対象物体Ｏｂで反射した検出光を光検出部３０で検出して対象物体Ｏｂの座標を検出する。検出空間１０Ｒからみたときに光検出部３０の周りで周方向で並ぶ第１検出用光源１２Ａ、第２検出用光源１２Ｂ、第３検出用光源１２Ｃおよび第４検出用光源１２Ｄは、光検出部３０からの距離が相違している。また、第１検出用光源１２Ａと第２検出用光源１２Ｂとを結ぶ線と、第３検出用光源１２Ｃと第４検出用光源１２Ｄとを結ぶ線とが非平行で、第１検出用光源１２Ａと第４検出用光源１２Ｄとを結ぶ線と、第２検出用光源１２Ｂと第３検出用光源１２Ｃとを結ぶ線とが非平行である。
【選択図】図１

Description

本発明は、情報が視認される面側に位置する対象物体の位置を光学的に検出する位置検出機能付き機器に関するものである。

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、図１７（ａ）に示すように、４つの検出用光源１２（第１検出用光源１２Ａ〜第４検出用光源１２Ｄ）の各々から透光部材９０を介して対象物体Ｏｂに向けて検出光Ｌ２（検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄ）を出射し、対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ３が透光部材９０を透過して光検出部３０で検出されるものが提案されている。また、光検出部３０を１つ配置する場合、検出光Ｌ２の出射空間としての検出空間１０Ｒからみたとき、図１７（ｂ）に示すように、４つの検出用光源１２が光検出部３０を中心にして等距離かつ等角度間隔に配置された構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

このような構成の光学式位置検出装置では、例えば、光検出部３０での検出結果に基づいて、第１検出用光源１２Ａおよび第２検出用光源１２Ｂと、第３検出用光源１２Ｃおよび第４検出用光源１２Ｄとを差動させ、第１検出用光源１２Ａおよび第４検出用光源１２Ｄと、第２検出用光源１２Ｂおよび第３検出用光源１２Ｃとを差動させれば、対象物体ＯｂのＸ座標およびＹ座標を検出することができる。

特表２００３−５３４５５４号公報の図１０

しかしながら、特許文献１に記載の構成では、特許文献１に記載の構成では、差動により得られる情報が２つであり、検出精度を高めることができないという問題点がある。ここに本発明者は、差動により多数の情報を得、それらを合成して対象物体Ｏｂの位置を検出することを提案する。例えば、光検出部３０での検出結果に基づいて、第１検出用光源１２Ａと第３検出用光源１２Ｃとを差動させれば、第１検出用光源１２Ａと対象物体Ｏｂとの距離と、第３検出用光源１２Ｃと対象物体Ｏｂとの距離の比Ｐ_ACがわかる。また、光検出部３０での検出結果に基づいて、第２検出用光源１２Ｂと第４検出用光源１２Ｄとを差動させれば、第２検出用光源１２Ｂと対象物体Ｏｂとの距離と、第４検出用光源１２Ｄと対象物体Ｏｂとの距離の比Ｐ_BDがわかる。従って、図１７（ｂ）に示すように、第１検出用光源１２Ａと第３検出用光源１２Ｃとを結ぶ仮想線Ｑ１２を比Ｐ_ACで分割した位置を通る等比線Ｒ１２と、第２検出用光源１２Ｂと第４検出用光源１２Ｄとを結ぶ仮想線Ｑ１１を比Ｐ_BDで分割した位置を通る等比線Ｒ１１とが交差する位置を求めれば、対象物体ＯｂのＸ座標およびＹ座標を検出することができる。

さらに、第１検出用光源１２Ａと第２検出用光源１２Ｂとを差動させれば、仮想線Ｑ１３を所定の比で分割した位置を通る等比線Ｒ１３を求めることができ、第２検出用光源１２Ｂと第３検出用光源１２Ｃとを差動させれば、仮想線Ｑ１４を所定の比で分割した位置を通る等比線Ｒ１４を求めることができる。また、第３検出用光源１２Ｃと第４検出用光源１２Ｄとを差動させれば、仮想線Ｑ１５を所定の比で分割した位置を通る等比線Ｒ１５を求めることができ、第１検出用光源１２Ａと第４検出用光源１２Ｄとを差動させれば、仮想線Ｑ１６を所定の比で分割した位置を通る等比線Ｒ１６を求めることができる。それ故、対象物体Ｏｂの位置を特定するための情報量が増えるため、それらを平均する等の手法を用いれば、対象物体Ｏｂの位置検出精度を高めることができることになる。

しかしながら、４つの検出用光源１２を光検出部３０を中心にして等距離かつ等角度間隔に配置すると、第１検出用光源１２Ａと第３検出用光源１２Ｃとの差動、および第２検出用光源１２Ｂと第４検出用光源１２Ｄとの差動の中心が重なってしまい、光検出部３０が位置する個所に測定の中心が重複する。このため、光検出部３０から離間した位置での検出精度を十分に高めることができないという問題点がある。

また、４つの検出用光源１２を光検出部３０を中心にして等距離かつ等角度間隔に配置すると、第１検出用光源１２Ａと第２検出用光源１２Ｂとを結んだ仮想線Ｑ１３と、第３検出用光源１２Ｃと第４検出用光源１２Ｄとを結んだ仮想線Ｑ１５とは平行である。このため、第１検出用光源１２Ａと第２検出用光源１２Ｂとを差動させ、第３検出用光源１２Ｃと第４検出用光源１２Ｄとを差動させても、互いに同一方向における対象物体Ｏｂの位置情報を得ているにすぎない。また、第２検出用光源１２Ｂと第３検出用光源１２Ｃとを結んだ仮想線Ｑ１４と、第１検出用光源１２Ａと第４検出用光源１２Ｄとを結んだ仮想線Ｑ１６とは平行である。このため、第２検出用光源１２Ｂと第３検出用光源１２Ｃとを差動させ、第１検出用光源１２Ａと第４検出用光源１２Ｄとを差動させても、互いに同一方向における対象物体Ｏｂの位置情報を得ているにすぎない。このため、測定頻度を増大させても重複した測定を行なっていることになるため、検出精度を十分に高めることができないという問題点がある。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、測定頻度を高めることに伴って、情報が視認される面側に位置する対象物体の位置検出精度を高めることのできる位置検出機能付き機器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、視認面を備えた視認面構成部材と、該視認面構成部材に対して前記視認面側に位置する対象物体の位置を検出する光学式位置検出装置と、を有する位置検出機能付き機器であって、前記光学式位置検出装置は、前記視認面側に検出光を出射する４つ以上の検出用光源と、前記視認面側において前記検出光が出射される検出光出射空間に位置する前記対象物体で反射した前記検出光を受光する光検出部と、前記４つ以上の検出用光源を順次点灯させる光源駆動部と、前記光検出部の受光結果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、を備え、前記検出光出射空間からみたときに、前記４つ以上の検出用光源のうち、前記光検出部の周りで周方向で並ぶ第１検出用光源、第２検出用光源、第３検出用光源および第４検出用光源は、前記光検出部からの距離が相違していることを特徴とする。すなわち、第１検出用光源、第２検出用光源、第３検出用光源および第４検出用光源のうち、少なくとも１つ検出用光源は、他の検出用光源と、前記光検出部からの距離が相違していることを特徴とする。

本発明では、光源駆動部は、４つ以上の検出用光源を順次点灯させ、その間、光検出部は、対象物体で反射した検出光を受光する。従って、光検出部での検出結果を直接、あるいは光検出部を介して２つの検出用光源を差動させたときの駆動電流等を用いれば、位置検出部は、対象物体の位置を検出することができる。ここで、出射空間からみたときに、４つ以上の検出用光源のうち、光検出部の周りで周方向で並ぶ第１検出用光源、第２検出用光源、第３検出用光源および第４検出用光源は、光検出部からの距離が相違している。このため、第１検出用光源と第３検出用光源との差動、および第２検出用光源と第４検出用光源との差動の中心がずれているので、広い範囲にわたって高い検出精度を得ることができる。また、第１検出用光源、第２検出用光源、第３検出用光源および第４検出用光源から出射された検出光を用いて測定を行なった際、重複した方向の測定を回避することができる。それ故、測定頻度を高めた分だけ、対象物体の位置検出精度を高めることができる。

本発明において、前記検出光出射空間からみたときに、前記第１検出用光源、前記第２検出用光源、前記第３検出用光源および前記第４検出用光源は、前記光検出部からの距離が全て相違していることが好ましい。このように構成すると、第１検出用光源と第３検出用光源との差動、および第２検出用光源と第４検出用光源との差動の中心がずれているので、広い範囲にわたって高い検出精度を得ることができる。また、測定頻度を増大させても重複した測定を行なうことを確実に回避することができる。それ故、測定頻度を高めた分だけ、対象物体の位置検出精度を高めることができる。

本発明において、前記検出光出射空間からみたときに、前記第１検出用光源と前記第２検出用光源とを結ぶ仮想線と、前記第３検出用光源と前記第４検出用光源とを結ぶ仮想線とは、非平行であることが好ましい。このように構成すると、第１検出用光源と第２検出用光源とを用いて対象物体の位置を検出した方向と、第３検出用光源と第４検出用光源とを用いて対象物体の位置を検出した方向とが相違する。従って、重複した測定を行なうことを回避することができるので、測定頻度を高めた分だけ、対象物体の位置検出精度を高めることができる。

本発明において、前記検出光出射空間からみたときに、前記第１検出用光源と前記第４検出用光源とを結ぶ仮想線と、前記第２検出用光源と前記第３検出用光源とを結ぶ仮想線とは、非平行であることが好ましい。このように構成すると、第１検出用光源と第４検出用光源とを用いて対象物体の位置を検出した方向と、第２検出用光源と第３検出用光源とを用いて対象物体の位置を検出した方向とが相違する。従って、重複した測定を行なうことを回避することができるので、測定頻度を高めた分だけ、対象物体の位置検出精度を高めることができる。

本発明において、前記検出光出射空間からみたときに、前記第１検出用光源、前記第２検出用光源、前記第３検出用光源および前記第４検出用光源は、前記光検出部を中心に等角度間隔に配置されている構成を採用することができる。

本発明において、前記検出光出射空間からみたときに、前記第１検出用光源、前記第２検出用光源、前記第３検出用光源および前記第４検出用光源は、前記光検出部を中心に不等の角度間隔に配置されていることが好ましい。すなわち、第１検出用光源、第２検出用光源、第３検出用光源および第４検出用光源において隣り合う２つの検出用光源がなす４つの角度のうち、少なくとも１つの角度が他の角度と相違していることが好ましい。

本発明において、前記位置検出部は、前記光検出部の受光結果に基づいて、前記第１検出用光源、前記第２検出用光源、前記第３検出用光源および前記第４検出用光源のうち、一部の検出用光源と他の一部の検出用光源とを差動させた結果により前記視認面に沿う方向における前記対象物体の位置を検出することが好ましい。このような差動を用いれば、環境光等の影響を自動的に補正することができる。

本発明において、前記検出光出射空間を介さずに前記光検出部に入射する参照光を出射する参照用光源を備え、前記位置検出部は、前記光検出部の受光結果に基づいて、前記第１検出用光源、前記第２検出用光源、前記第３検出用光源および前記第４検出用光源のうち、一部の検出用光源と前記参照用光源とを組み合わせを変えて差動させた結果により前記視認面に沿う方向における前記対象物体の位置を検出することが好ましい。このような差動を用いれば、環境光等の影響を自動的に補正することができる。

本発明において、前記位置検出部は、前記４つ以上の検出用光源の全てが同時、あるいは順次点灯したときの前記光検出部での受光結果に基づいて前記視認面に対する法線方向における前記対象物体の位置を検出することが好ましい。

本発明において、前記検出光は赤外光であることが好ましい。かかる構成によれば、検出光が視認されないので、情報の視認を検出光が妨げないという利点がある。

本発明を適用した位置検出機能付き機器は、例えば、以下の機器として構成することができる。

本発明において、前記視認面構成部材は、前記情報としての画像を表示する直視型画像生成装置である構成を採用でき、この場合、前記視認面は、前記直視型画像生成装置において前記画像が表示される画像表示面である。かかる構成によれば、位置検出機能付き機器を位置検出機能付き直視型表示装置として構成することができる。

本発明において、前記視認面構成部材はスクリーンである構成を採用でき、この場合、前記視認面は、スクリーンにおいて情報が視認されるスクリーン面である。

ここで、前記スクリーンに対して前記視認面側とは反対側に前記検出用光源および前記光検出部が配置されている構成を採用することができる。かかる構成によれば、位置検出機能付き機器を位置検出機能付きスクリーン装置として構成することができる。

本発明において、前記スクリーンに対して前記視認面側に、前記スクリーンに向けて画像を投射する画像投射装置を備え、当該画像投射装置に前記検出用光源および前記光検出部が配置されている構成を採用することもできる。かかる構成によれば、位置検出機能付き機器を位置検出機能付き投射型表示装置として構成することができる。

本発明において、前記視認面構成部材は、情報としての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、前記視認面は、前記透光部材において前記展示品が配置される側とは反対側で当該展示品が視認される面である。かかる構成によれば、位置検出機能付き機器を位置検出機能付きウインドウ等として構成することができる。

本発明において、前記視認面構成部材は、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、前記視認面は、前記基盤において当該基盤と前記遊技用媒体との相対位置が情報として視認される側の面である。かかる構成によれば、位置検出機能付き機器をパチンコ台やコインゲーム等のアミューズメント機器として構成することができる。

本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置の主要部を模式的に示す説明図である。 本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置の全体構成を示す説明図である。 本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置で用いた座標検出の基本原理を示す説明図である。 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差動により求めた複数の結果から対象物体のＸ座標およびＹ座標を特定する方法を示す説明図である。 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、参照光と検出光との差動を利用して対象物体の位置を検出する原理を示す説明図である。 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、位置検出部で行なわれる処理内容等を示す説明図である。 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。 本発明の実施の形態２に係る光学式位置検出装置において差動により求めた複数の結果から対象物体のＸ座標およびＹ座標を特定する方法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直視型表示装置（位置検出機能付き機器）の分解斜視図である。 本発明を適用した位置検出機能付きスクリーン装置（位置検出機能付き機器）の説明図である。 本発明を適用した別の位置検出機能付きスクリーン装置（位置検出機能付き機器）の説明図である。 本発明を適用した位置検出機能付き投射型表示装置（位置検出機能付き機器）の説明図である。 本発明を適用した位置検出機能付きウインドウ（位置検出機能付き機器）の説明図である。 本発明を適用した位置検出機能付きアミューズメント機器（位置検出機能付き機器）の説明図である。 本発明を適用した別の位置検出機能付きアミューズメント機器（位置検出機能付き機器）の説明図である。 本発明を適用したさらに別の位置検出機能付きアミューズメント機器（位置検出機能付き機器）の説明図である。 従来の光学式位置検出装置の説明図である。

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、互いに交差する軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸とし、検出光の出射方向を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側として示してある。また、以下の説明では、図１７に示す構成との対応がわかりやすいように、対応する構成要素については同一の符号を付して説明する。

［実施の形態１］
（全体構成）
図１は、本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き機器の主要部を模式的に示す説明図であり、図１（ａ）、（ｂ）は、位置検出機能付き機器の構成要素の立体的な配置を示す説明図、および位置検出機能付き機器に用いた光学式位置検出装置の構成要素の平面的な配置を示す説明図である。図２は、本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き機器の光学式位置検出装置の全体構成を示す説明図である。

図１および図２において、本形態の位置検出機能付き機器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、後述する位置検出装置付き表示装置等として利用される。

光学式位置検出装置１０は、Ｚ軸方向の一方側Ｚ１に向けて検出光Ｌ２を出射する複数の検出用光源１２を備えた光源装置１１と、対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ３を検出する光検出部３０とを備えている。視認面構成部材４０は、検出用光源１２および光検出部３０に対してＺ軸方向の一方側Ｚ１に位置するシート状あるいは板状の透光部材からなる。従って、検出用光源１２は、視認面構成部材４０において視認面４１側とは反対側の裏面４２側から視認面４１側に検出光Ｌ２を出射し、光検出部３０は、対象物体Ｏｂで反射して視認面構成部材４０の裏面４２側に透過してきた検出光Ｌ３を検出する。このため、光検出部３０の受光部３１は、部材の裏面４２に対向している。

本形態において、光源装置１１は、複数の検出用光源１２として、４つ以上の検出用光源を備えており、本形態において、検出用光源１２の数は４つである。より具体的には、光源装置１１は、複数の検出用光源１２として、第１検出用光源１２Ａ、第２検出用光源１２Ｂ、第３検出用光源１２Ｃおよび第４検出用光源１２Ｄを備えており、これらの検出用光源１２はいずれも、発光部１２０ａ〜１２０ｄを部材に向けている。従って、検出用光源１２から出射された検出光Ｌ２は、部材を透過して、視認面４１側（光源装置１１からの検出光Ｌ２の出射空間）に出射され、本形態では、かかる出射空間（視認面４１側の空間）によって、対象物体Ｏｂの位置が検出される検出空間１０Ｒが構成されている。

第１検出用光源１２Ａ、第２検出用光源１２Ｂ、第３検出用光源１２Ｃおよび第４検出用光源１２Ｄは、検出空間１０Ｒ（Ｚ軸方向）からみたとき、光検出部３０の中心光軸の周りにこの順に配置されている。

また、第１検出用光源１２Ａ、第２検出用光源１２Ｂ、第３検出用光源１２Ｃおよび第４検出用光源１２Ｄは、光検出部３０を中心に等角度間隔に配置されている。すなわち、光検出部３０と第１検出用光源１２Ａ、第２検出用光源１２Ｂ、第３検出用光源１２Ｃおよび第４検出用光源１２Ｄとを各々直線で結んだときの中心角を以下
Θ_AB＝第１検出用光源１２Ａ、光検出部３０、第２検出用光源１２Ｂが成す角度
Θ_BC＝第２検出用光源１２Ｂ、光検出部３０、第３検出用光源１２Ｃが成す角度
Θ_CD＝第３検出用光源１２Ｃ、光検出部３０、第４検出用光源１２Ｄが成す角度
Θ_AD＝第１検出用光源１２Ａ、光検出部３０、第４検出用光源１２Ｄが成す角度
にように定義したとき、角度Θ_AB、Θ_BC、Θ_CD、Θ_ADは以下の関係
Θ_AB＝Θ_BC＝Θ_CD＝Θ_AD＝９０°
に設定されている。

ここで、第１検出用光源１２Ａ、第２検出用光源１２Ｂ、第３検出用光源１２Ｃおよび第４検出用光源１２Ｄは、検出空間１０Ｒ（Ｚ軸方向）からみたとき、第１検出用光源１２Ａと光検出部３０との距離、第２検出用光源１２Ｂと光検出部３０との距離、第３検出用光源１２Ｃと光検出部３０との距離、および第４検出用光源１２Ｄと光検出部３０との距離は相違している。

より具体的には、第１検出用光源１２Ａと光検出部３０との距離、第２検出用光源１２Ｂと光検出部３０との距離、第３検出用光源１２Ｃと光検出部３０との距離、および第４検出用光源１２Ｄと光検出部３０との距離を各々、ｒ₁、ｒ₂、ｒ₃、ｒ₄としたとき、距離ｒ₁、ｒ₂、ｒ₃、ｒ₄は、以下の条件
ｒ₄＜ｒ₁＜ｒ₂＜ｒ₃
に設定されている。

また、第１検出用光源１２Ａと第２検出用光源１２Ｂとを結ぶ仮想線と、第３検出用光源１２Ｃと第４検出用光源１２Ｄとを結ぶ仮想線とは、非平行であり、第１検出用光源１２Ａと第４検出用光源１２Ｄとを結ぶ仮想線と、第２検出用光源１２Ｂと第３検出用光源１２Ｃとを結ぶ仮想線とは、非平行である。

本形態において、検出用光源１２はいずれも、ＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光素子により構成され、本形態において、検出用光源１２はいずれも、ピーク波長が８４０〜１０００ｎｍに位置する赤外光からなる検出光Ｌ２（検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄ）を発散光として放出する。

また、光源装置１１は、光検出部３０に発光部１２０ｒを向けた参照用光源１２Ｒも備えている。参照用光源１２Ｒも、検出用光源１２と同様、ＬＥＤ（発光ダイオード）等により構成され、参照用光源１２Ｒは、ピーク波長が８４０〜１０００ｎｍに位置する赤外光からなる参照光Ｌｒを発散光として放出する。但し、参照用光源１２Ｒから出射される参照光Ｌｒは、参照用光源１２Ｒの向きや、参照用光源１２Ｒに設けられる遮光カバー（図示せず）等によって、部材の視認面４１側（検出空間１０Ｒ）に入射せず、検出空間１０Ｒを介さずに光検出部３０に入射するようになっている。

光検出部３０は、部材に受光部３１を向けたフォトダイオードやフォトトランジスター等からなり、本形態において、光検出部３０は赤外域の感度ピークを備えたフォトダイオードである。

（位置検出部等の構成）
図２に示すように、光源装置１１は複数の検出用光源１２を駆動する光源駆動部１４を備えている。光源駆動部１４は、検出用光源１２および参照用光源１２Ｒを駆動する光源駆動回路１４０と、光源駆動回路１４０を介して複数の検出用光源１２および参照用光源１２Ｒの各々の点灯パターンを制御する光源制御部１４５とを備えている。光源駆動回路１４０は、第１検出用光源１２Ａ〜第４検出用光源１２Ｄを駆動する光源駆動回路１４０ａ〜１４０ｄと、参照用光源１２Ｒを駆動する光源駆動回路１４０ｒとを備えている。光源制御部１４５は、光源駆動回路１４０ａ〜１４０ｄ、１４０ｒの全てを制御する。

光検出部３０には位置検出部５０が電気的に接続されており、光検出部３０での検出結果は位置検出部５０に出力される。位置検出部５０は、光検出部３０での検出結果に基づいて対象物体Ｏｂの位置を検出するための信号処理部５５を備えており、かかる信号処理部５５は、増幅器や比較器等を備えている。また、位置検出部５０は、対象物体ＯｂのＸ座標（視認面４１に沿う方向の位置）を検出するＸ座標検出部５１と、対象物体ＯｂのＹ座標（視認面４１に沿う方向の位置）を検出するＹ座標検出部５２と、対象物体ＯｂのＺ座標（視認面４１の法線方向の位置）を検出するＺ座標検出部５３とを備えている。このように構成した位置検出部５０と光源駆動部１４とは連動して動作し、後述する位置検出や位置検出を行なう。

（差動を利用した座標検出の原理)
図３は、本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き機器１の光学式位置検出装置１０で用いた座標検出の基本原理を示す説明図であり、図３（ａ）、（ｂ）は、対象物体Ｏｂの位置と光検出部３０での受光強度との関係を模式的に示す説明図、および検出部３０での受光強度が等しくなるように検出光Ｌ２の出射強度を調整する様子を模式的に示す説明図である。図４は、本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き機器１の光学式位置検出装置１０において差動により求めた複数の結果から対象物体ＯｂのＸ座標およびＹ座標を特定する方法を示す説明図である。

本形態の光学式位置検出装置１０では、図３〜図５を参照して以下に説明するように、位置検出部５０は、検出用光源１２同士の差動、あるいは検出用光源１２と参照用光源１２Ｒとの差動により、２つの検出用光源１２のうちの一方の検出用光源１２と対象物体Ｏｂとの距離と、他方の検出用光源１２と対象物体Ｏｂとの距離の比を求め、かかる比に基づいて、対象物体Ｏｂの位置を検出する。

本形態の光学式位置検出装置１０において、視認面構成部材４０の視認面４１側（光源装置１１からの検出光Ｌ２の出射側の空間）には検出空間１０Ｒが設定されている。また、２つの検出用光源１２、例えば、第１検出用光源１２Ａと第３検出用光源１２ＣはＸ軸方向およびＹ軸方向で離間している。このため、第１検出用光源１２Ａが点灯して検出光Ｌ２ａを出射すると、検出光Ｌ２ａは、図３（ａ）に示すように、一方側から他方側に向けて強度が単調減少する第１光強度分布Ｌ２Ｇａを形成する。また、第３検出用光源１２Ｃが点灯して検出光Ｌ２ｃを出射すると、検出光Ｌ２ｃは、視認面構成部材４０を透過して視認面４１側（検出空間１０Ｒ）に、一方側から他方側に向けて強度が単調増加する第２光強度分布Ｌ２Ｇｃを形成する。

このような検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｃの差動を利用して対象物体Ｏｂの位置情報を得るには、図３（ａ）に示すように、まず、第１検出用光源１２Ａを点灯させる一方、第３検出用光源１２Ｃを消灯させ、一方側から他方側に向かって強度が単調減少していく第１光強度分布Ｌ２Ｇａを形成する。また、第１検出用光源１２Ａを消灯させる一方、第３検出用光源１２Ｃを点灯させ、一方側から他方側に向かって強度が単調増加していく第２光強度分布Ｌ２Ｇｃを形成する。従って、検出空間１０Ｒに対象物体Ｏｂが配置されると、対象物体Ｏｂにより検出光Ｌ２が反射され、その反射光の一部が光検出部３０により検出される。その際、対象物体Ｏｂでの反射強度は、対象物体Ｏｂが位置する個所での検出光Ｌ２の強度に比例し、光検出部３０での受光強度は対象物体Ｏｂでの反射強度に比例する。従って、光検出部３０での受光強度は、対象物体Ｏｂの位置に対応する値となる。それ故、図３（ｂ）に示すように、第１光強度分布Ｌ２Ｇａを形成した際の光検出部３０での検出値ＬＧａと、第２光強度分布Ｌ２Ｇｃを形成した際の光検出部３０での検出値ＬＧｃとが等しくなるように、第１検出用光源１２Ａに対する制御量（駆動電流）を調整した際の駆動電流と、第３検出用光源１２Ｃに対する制御量（駆動電流）を調整した際の駆動電流との比や調整量の比等を用いれば、ＸＹ平面内において対象物体Ｏｂが第１検出用光源１２Ａと第３検出用光源１２Ｃとの間のいずれの位置に存在するかを検出できることになる。

かかるモデルを数理的に説明する。まず、各パラメーターを以下
Ｔ＝対象物体Ｏｂの反射率
Ａ_t＝第１検出用光源１２Ａから出射された検出光Ｌ２が対象物体Ｏｂで反射して
光検出部３０に到る距離関数
Ａ＝検出空間１０Ｒに対象物体Ｏｂが存在する状態で第１検出用光源１２Ａが
点灯したときの光検出部３０の検出強度
Ｃ_t＝第３検出用光源１２Ｃから出射された検出光Ｌ２が対象物体Ｏｂで反射して
光検出部３０に到る距離関数
Ｃ＝検出空間１０Ｒに対象物体Ｏｂが存在する状態で第３検出用光源１２Ｃが
点灯したときの光検出部３０の検出強度
とする。なお、第１検出用光源１２Ａおよび第３検出用光源１２Ｃの発光強度は、駆動電流と発光係数との積で表されるが、以下の説明では、発光係数を１とする。また、上記の差動において、光検出部３０での受光強度が等しくなったときの第１検出用光源１２Ａに対する駆動電流をＩ_Aとし、第３検出用光源１２Ｃに対する駆動電流をＩ_Cとする。

また、検出空間１０Ｒに対象物体Ｏｂが存在する状態で、前記した差動を行なうと、
Ａ＝Ｔ×Ａ_t×Ｉ_A＋環境光 ・・式（１）
Ｃ＝Ｔ×Ｃ_t×Ｉ_C＋環境光 ・・式（２）
の関係が得られる。

ここで、差動の際の光検出部３０の検出強度は等しいことから、式（１）、（２）から下式
Ｔ×Ａ_t×Ｉ_A＋環境光＝Ｔ×Ｃ_t×Ｉ_C＋環境光
Ｔ×Ａ_t×Ｉ_A＝Ｔ×Ｃ_t×Ｉ_C・・式（３）
が導かれる。

また、距離関数Ａ_t、Ｃ_tの比Ｐ_ACは、下式
Ｐ_AC＝Ａ_t／Ｃ_t・・式（４）
で定義されることから、式（３）、（４）から、比Ｐ_ACは
Ｐ_AC＝Ｉ_C／Ｉ_A・・式（５）
で示すように表される。かかる式（５）では、環境光の項、対象物体Ｏｂの反射率の項が存在しない。それ故、距離関数Ａ_t、Ｃ_tの比Ｐ_ACには、環境光、対象物体Ｏｂの反射率が影響しない。なお、上記の数理モデルについては、対象物体Ｏｂで反射せずに入射した検出光Ｌ２の影響等を相殺するための補正を行なってもよい。

ここで、検出用光源１２は点光源であり、ある地点での光強度は、光源からの距離の２乗に反比例する。従って、第１検出用光源１２Ａと対象物体Ｏｂとの離間距離Ｐ１と、第３検出用光源１２Ｃと対象物体Ｏｂとの離間距離Ｐ２との比は、下式
Ｐ_AC＝（Ｐ１）²：（Ｐ２）²
により求められる。それ故、対象物体Ｏｂは、図４に示すように、第１検出用光源１２Ａと第３検出用光源１２Ｃとを結ぶ仮想線Ｑ１１をＰ１：Ｐ２で分割した位置を通る等比線Ｒ１１上に対象物体Ｏｂが存在することがわかる。

同様に、第２検出用光源１２Ｂと第４検出用光源１２Ｄとを差動させて、第２検出用光源１２Ｂと対象物体Ｏｂとの距離と、第４検出用光源１２Ｄと対象物体Ｏｂとの距離の比を求めれば、第２検出用光源１２Ｂと第４検出用光源１２Ｄとを結ぶ仮想線Ｑ１２を距離の比で分割した位置を通る等比線Ｒ１２上に対象物体Ｏｂが存在することがわかる。

さらに、第１検出用光源１２Ａと第２検出用光源１２Ｂとを差動させれば、第１検出用光源１２Ａと第２検出用光源１２Ｂとを結ぶ仮想線Ｑ１３を所定の比で分割した位置を通る等比線Ｒ１３を求めることができる。また、第２検出用光源１２Ｂと第３検出用光源１２Ｃとを差動させれば、第２検出用光源１２Ｂと第３検出用光源１２Ｃとを結ぶ仮想線Ｑ１４を所定の比で分割した位置を通る等比線Ｒ１４を求めることができる。また、第３検出用光源１２Ｃと第４検出用光源１２Ｄとを差動させれば、第３検出用光源１２Ｃと第４検出用光源１２Ｄとを結ぶ仮想線Ｑ１５を所定の比で分割した位置を通る等比線Ｒ１５を求めることができる。また、第１検出用光源１２Ａと第４検出用光源１２Ｄとを差動させれば、第１検出用光源１２Ａと第４検出用光源１２Ｄとを結ぶ仮想線Ｑ１６を所定の比で分割した位置を通る等比線Ｒ１６を求めることができる。なお、図４は、本形態で採用した原理を幾何学的に示したものであり、実際には、得られたデータを用いて計算を行う。

かかる構成によれば、対象物体Ｏｂの位置を特定するための情報量が多いため、差動により得られた複数の結果全部を平均する等の手法を用いれば、対象物体Ｏｂの位置検出精度を高めることができることになる。

（参照光Ｌｒと検出光Ｌ２との差動）
図５は、本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き機器１の光学式位置検出装置１０において、参照光Ｌｒと検出光Ｌ２との差動を利用して対象物体Ｏｂの位置を検出する原理を示す説明図であり、図５（ａ）、（ｂ）は、検出用光源１２から対象物体Ｏｂまでの距離と検出光Ｌ２等の受光強度との関係を示す説明図、および光源への駆動電流を調整した後の様子を示す説明図である。

本形態の光学式位置検出装置１０においては、検出光Ｌ２ａと検出光Ｌ２ｃとの直接的な差動に代えて、検出光Ｌ２ａと参照光Ｌｒとの差動と、検出光Ｌ２ｃと参照光Ｌｒとの差動とを利用し、最終的に図３（ａ）、（ｂ）を参照して説明した原理と同様な結果を導く。ここで、検出光Ｌ２ａと参照光Ｌｒとの差動、および検出光Ｌ２ｃと参照光Ｌｒとの差動は、以下のようにして実行される。

図５（ａ）に示すように、検出空間１０Ｒに対象物体Ｏｂが存在する状態においては、第１検出用光源１２Ａから対象物体Ｏｂまで距離と、光検出部３０での検出光Ｌ２ａの受光強度Ｄ_aとは、実線ＳＡで示すように単調に変化する。これに対して、参照用光源１２Ｒから出射された参照光Ｌｒの光検出部３０での検出強度は、実線ＳＲで示すように、対象物体Ｏｂの位置にかかわらず、一定である。従って、光検出部３０での検出光Ｌ２ａの受光強度Ｄ_aと、光検出部３０での参照光Ｌｒの検出強度Ｄ_rとは、相違している。

次に、図５（ｂ）に示すように、第１検出用光源１２Ａに対する駆動電流、および参照用光源１２Ｒに対する駆動電流のうちの少なくとも一方を調整し、光検出部３０での検出光Ｌ２ａの受光強度Ｄ_aと、参照光Ｌｒの光検出部３０での検出強度Ｄ_rとを一致させる。このような差動は、参照光Ｌｒと検出光Ｌ２ａとの間で行なわれるとともに、参照光Ｌｒと検出光Ｌ２ｃとの間でも行なわれる。従って、光検出部３０での検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｃ（対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ３ａ、Ｌ３ｃ）の検出結果と、光検出部３０での参照光Ｌｒの検出結果とが等しくなった時点での第１検出用光源１２Ａに対する駆動電流と、第３検出用光源１２Ｃに対する駆動電流との比を求めることができる。それ故、第１検出用光源１２Ａと第３検出用光源１２Ｃとの間のいずれの位置に対象物体Ｏｂが存在するかを検出できることになる。

上記の検出原理を光路関数を用いて数理的に説明すると、以下のようになる。まず、各パラメーターを以下
Ｔ＝対象物体Ｏｂの反射率
Ａ_t＝第１検出用光源１２Ａから出射された検出光Ｌ２が対象物体Ｏｂで反射して
光検出部３０に到る距離関数
Ａ＝検出空間１０Ｒに対象物体Ｏｂが存在する状態で第１検出用光源１２Ａが
点灯したときの光検出部３０の検出強度
Ｃ_t＝第３検出用光源１２Ｃから出射された検出光Ｌ２が対象物体Ｏｂで反射して
光検出部３０に到る距離関数
Ｃ＝検出空間１０Ｒに対象物体Ｏｂが存在する状態で第３検出用光源１２Ｃが
点灯したときの光検出部３０の検出強度
Ｒ_s＝参照用光源１２Ｒから光検出部３０に到る光路係数
Ｒ＝参照用光源１２Ｒのみが点灯したときの光検出部３０の検出強度
とする。なお、第１検出用光源１２Ａ、第３検出用光源１２Ｃおよび参照用光源１２Ｒの発光強度は、駆動電流と発光係数との積で表されるが、以下の説明では、発光係数を１とする。また、上記の差動において、光検出部３０での受光強度が等しくなったときの第１検出用光源１２Ａに対する駆動電流をＩ_Aとし、第３検出用光源１２Ｃに対する駆動電流をＩ_Cとし、参照用光源１２Ｒに対する駆動電流をＩ_Rとする。また、差動の際、参照用光源１２Ｒのみが点灯したときの光検出部３０の検出強度については、第１検出用光源１２Ａとの差動と、第３検出用光源１２Ｃとの差動とにおいて同一と仮定する。

検出空間１０Ｒに対象物体Ｏｂが存在する状態で、前記した差動を行なうと、
Ａ＝Ｔ×Ａ_t×Ｉ_A＋環境光 ・・式（６）
Ｃ＝Ｔ×Ｃ_t×Ｉ_C＋環境光 ・・式（７）
Ｒ＝Ｒ_s×Ｉ_R＋環境光 ・・式（８）
の関係が得られる。

ここで、差動の際の光検出部３０の検出強度は等しいことから、式（６）、（８）から下式
Ｔ×Ａ_t×Ｉ_A＋環境光＝Ｒ_s×Ｉ_R＋環境光
Ｔ×Ａ_t×Ｉ_A＝Ｒ_s×Ｉ_R
Ｔ×Ａ_t＝Ｒ_s×Ｉ_R／Ｉ_A・・式（９）
が導かれ、式（７）、（８）から下式
Ｔ×Ｃ_t×Ｉ_C＋環境光＝Ｒ_s×Ｉ_R＋環境光
Ｔ×Ｃ_t×Ｉ_C＝Ｒ_s×Ｉ_R
Ｔ×Ｃ_t＝Ｒ_s×Ｉ_R／Ｉ_C・・式（１０）
が導かれる。

また、距離関数Ａ_t、Ｃ_tの比Ｐ_ACは、下式
Ｐ_AC＝Ａ_t／Ｃ_t・・式（１１）
で定義されることから、式（９）、（１０）から、比Ｐ_ACは
Ｐ_AC＝Ｉ_C／Ｉ_A・・式（１２）
で示すように表される。かかる式（１２）では、環境光の項、対象物体Ｏｂの反射率の項が存在しない。それ故、距離関数Ａ_t、Ｃ_tの比Ｐ_ACには、環境光や、対象物体Ｏｂの反射率が影響しない。なお、上記の数理モデルについては、対象物体Ｏｂで反射せずに入射した検出光Ｌ２の影響等を相殺するための補正を行なってもよい。また、参照用光源１２Ｒに対する駆動電流Ｉ_Rについては、第１検出用光源１２Ａとの差動と、第３検出用光源１２Ｃとの差動とにおいて異なる値であっても、略同様な方法で比Ｐ_ACを求めることができる。

ここで、検出用光源１２は点光源であり、ある地点での光強度は、光源からの距離の２乗に反比例する。従って、第１検出用光源１２Ａと対象物体Ｏｂとの離間距離Ｐ１と、第３検出用光源１２Ｃと対象物体Ｏｂとの離間距離Ｐ２との比は、下式
Ｐ_AC＝（Ｐ１）²：（Ｐ２）²
により求められる。それ故、対象物体Ｏｂは、図４に示すように、第１検出用光源１２Ａと第３検出用光源１２Ｃとを結ぶ仮想線Ｑ１２をＰ１：Ｐ２で分割した位置を通る等比線Ｒ１１上に対象物体Ｏｂが存在することがわかる。

そこで、本形態では、第１検出用光源１２Ａと参照用光源１２Ｒとの差動、第２検出用光源１２Ｂと参照用光源１２Ｒとの差動、第３検出用光源１２Ｃと参照用光源１２Ｒとの差動、第４検出用光源１２Ｄと参照用光源１２Ｒとの差動を順次行い、各距離関数の比を求める。従って、第１検出用光源１２Ａと対象物体Ｏｂとの離間距離、第２検出用光源１２Ｂと対象物体Ｏｂとの離間距離、第３検出用光源１２Ｃと対象物体Ｏｂとの離間距離、および第４検出用光源１２Ｄと対象物体Ｏｂとの離間距離の比がわかる。それ故、図４を参照して説明した方法と同様な方法で対象物体ＯｂのＸ座標およびＹ座標を検出することができる。なお、図４は、本形態で採用した原理を幾何学的に示したものであり、実際には、得られたデータを用いて計算を行う。

かかる構成によれば、対象物体Ｏｂの位置を特定するための情報量が多いため、差動により得られた複数の結果全部を平均する等の手法を用いれば、対象物体Ｏｂの位置検出精度を高めることができることになる。

（差動のための位置検出部５０の構成例）
図６は、本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き機器１の光学式位置検出装置１０において、位置検出部５０で行なわれる処理内容等を示す説明図である。

上記の差動を実施するにあたっては、位置検出部５０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６を参照して以下に説明するように、論理回路等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。なお、図６には、図５を参照して説明した差動を示してあるが、参照用光源１２Ｒを第２検出用光源１２Ｂに置き換えれば、図３を参照して説明した差動に適用することができる。

図６（ａ）に示すように、本形態の光学式位置検出装置１０において、光源駆動回路１４０は、可変抵抗１１１を介して第１検出用光源１２Ａに所定電流値の駆動パルスを印加する一方、可変抵抗１１２および反転回路１１３を介して参照用光源１２Ｒに所定電流値の駆動パルスを印加する。このため、第１検出用光源１２Ａと参照用光源１２Ｒには逆相の駆動パルスが印加されるので、第１検出用光源１２Ａと参照用光源１２Ｒとは交互に点灯することになる。そして、第１検出用光源１２Ａが点灯した時、検出光Ｌ２ａのうち、対象物体Ｏｂで反射した光は光検出部３０で受光され、参照用光源１２Ｒが点灯した時、参照光Ｌｒが光検出部３０で受光される。光強度信号生成回路１５０において、光検出部３０には、１ｋΩ程度の抵抗３０ｒ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１５０において、光検出部３０と抵抗３０ｒとの接続点Ｑ１には、位置検出部５０が電気的に接続されている。光検出部３０と抵抗３０ｒとの接続点Ｑ１から出力される検出信号Ｖｃは、下式
Ｖｃ＝Ｖ30／（Ｖ30＋抵抗３０ｒの抵抗値）
Ｖ30：光検出部３０の等価抵抗
で表される。従って、環境光Ｌｃが光検出部３０に入射しない場合と、環境光Ｌｃが光検出部３０に入射している場合とを比較すると、環境光Ｌｃが光検出部３０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。

位置検出部５０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、光検出部３０と抵抗３０ｒとの接続点Ｑ１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、光検出部３０と抵抗３０ｒとの接続点Ｑ１から出力された検出信号Ｖｃからは、光検出部３０による位置検出信号Ｖｄのみが抽出される。すなわち、検出光Ｌ２ａおよび参照光Ｌｒは変調されているのに対して、環境光Ｌｃ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Ｌｃ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、第１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から発光強度補償指令回路１８０には、第１検出用光源１２Ａが点灯した時の位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅａと、参照用光源１２Ｒが点灯した時の位置検出信号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６（ｂ）に示す処理を行ない、位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅａと位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅｂとが同一レベルとなるように光源駆動回路１４０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、位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅａと位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅｂとを比較して、それらが等しい場合、現状の駆動条件を維持させる。これに対して、位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅａが位置検出信号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第１検出用光源１２Ａからの出射光量を高める。また、位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅｂが位置検出信号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参照用光源１２Ｒから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では位置検出部５０の発光強度補償指令回路１８０によって、第１検出用光源点灯動作中および参照用光源点灯動作中での光検出部３０による検出量が同一となるように、第１検出用光源１２Ａおよび参照用光源１２Ｒの制御量（駆動電流）を制御する。従って、発光強度補償指令回路１８０には、第１検出用光源点灯動作中および参照用光源点灯動作中での光検出部３０による検出量が同一となるような第１検出用光源１２Ａおよび参照用光源１２Ｒに対する駆動電流に関する情報が存在し、かかる情報は、位置検出信号Ｖｇとして位置検出部５０に出力される。

同様な処理は、第２検出用光源１２Ｂと参照用光源１２Ｒとの間でも行なわれ、発光強度補償指令回路１８０から出力される位置検出用信号Ｖｇは、第２検出用光源点灯動作中および参照用光源点灯動作中での光検出部３０による検出量が同一となるような第２検出用光源１２Ｂおよび参照用光源１２Ｒに対する駆動電流に関する情報である。

（Ｚ座標の検出）
本形態の光学式位置検出装置１０において、第１検出用光源１２Ａ〜第４検出用光源１２Ｄが同時に点灯すると、視認面構成部材４０の視認面４１側（検出空間１０Ｒ）には、視認面４１に対する法線方向で強度が単調減少するＺ座標検出用光強度分布が形成される。かかるＺ座標検出用光強度分布では、視認面構成部材４０の視認面４１から離間するに従って強度が単調に低下する。従って、位置検出部５０のＺ座標検出部５３では、参照用光源１２Ｒと第１検出用光源１２Ａ〜第４検出用光源１２Ｄとを交互に点灯させたときの光検出部３０での検出値の差や比に基づいて対象物体ＯｂのＺ座標を検出することができる。また、位置検出部５０のＺ座標検出部５３では、参照用光源１２Ｒと第１検出用光源１２Ａ〜第４検出用光源１２Ｄとを交互に点灯させたときの光検出部３０での検出値が等しくなったときの参照用光源１２Ｒに対する駆動電流と第１検出用光源１２Ａ〜第４検出用光源１２Ｄに対する駆動電流との差や比に基づいて対象物体ＯｂのＺ座標を検出することができる。さらに、第１検出用光源１２Ａ〜第４検出用光源１２Ｄを順次点灯させた際と参照用光源１２Ｒを点灯させたときの光検出部３０での検出値との差や比に基づいて対象物体ＯｂのＺ座標を検出することができる。さらにまた、第１検出用光源１２Ａ〜第４検出用光源１２Ｄを順次点灯させた際と参照用光源１２Ｒを点灯させたときに光検出部３０での検出値が等しくなったときの参照用光源１２Ｒに対する駆動電流と検出用光源１２Ａ、１２Ｂに対する駆動電流との差や比に基づいて対象物体ＯｂのＺ座標を検出することができる。いずれの場合も、かかるＺ座標については、対象物体ＯｂのＸＹ座標によって補正を加えることもある。

また、第１検出用光源１２Ａ〜第４検出用光源１２Ｄに対してＺ軸方向で離間する検出用光源を設けてＺ座標を検出してもよく、この場合も、Ｘ座標を検出したのと同様な差動を利用してＺ座標を検出することができる。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の位置検出機能付き機器１の光学式位置検出装置１０では、光源駆動部１４は、４つの検出用光源１２を順次点灯させ、その間、光検出部３０は、対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ３を受光する。従って、光検出部３０での検出結果を直接、あるいは光検出部３０を介して２つの検出用光源１２を差動させたときの駆動電流を用いれば、位置検出部５０は、対象物体Ｏｂの位置（Ｘ座標およびＹ座標）を検出することができる。

ここで、第１検出用光源１２Ａ、第２検出用光源１２Ｂ、第３検出用光源１２Ｃおよび第４検出用光源１２Ｄは、検出空間１０Ｒ（Ｚ軸方向）からみたとき、第１検出用光源１２Ａと光検出部３０との距離、第２検出用光源１２Ｂと光検出部３０との距離、第３検出用光源１２Ｃと光検出部３０との距離、および第４検出用光源１２Ｄと光検出部３０との距離は相違している。

このため、第１検出用光源１２Ａと第３検出用光源１２Ｃとの差動、および第２検出用光源１２Ｂと第４検出用光源１２Ｄとの差動の中心がずれているので、広い範囲にわたって高い検出精度を得ることができる。

また、第１検出用光源１２Ａと第２検出用光源１２Ｂとを結ぶ仮想線Ｑ１３と、第３検出用光源１２Ｃと第４検出用光源１２Ｄとを結ぶ仮想線Ｑ１５とは、非平行である。従って、第１検出用光源１２Ａと第２検出用光源１２Ｂとを用いて対象物体Ｏｂの位置を検出した方向と、第３検出用光源１２Ｃと第４検出用光源１２Ｄとを用いて対象物体Ｏｂの位置を検出した方向とが相違する。また、第１検出用光源１２Ａと第４検出用光源１２Ｄとを結ぶ仮想線Ｑ１６と、第２検出用光源１２Ｂと第３検出用光源１２Ｃとを結ぶ仮想線Ｑ１４とは、非平行である。従って、第１検出用光源１２Ａと第４検出用光源１２Ｄとを用いて対象物体Ｏｂの位置を検出した方向と、第２検出用光源１２Ｂと第３検出用光源１２Ｃとを用いて対象物体Ｏｂの位置を検出した方向とが相違する。

それ故、第１検出用光源１２Ａ、第２検出用光源１２Ｂ、第３検出用光源１２Ｃおよび第４検出用光源１２Ｄを用いた測定の頻度を増大させても重複した測定を行なうことがない。よって、本形態の光学式位置検出装置１０によれば、測定頻度を高めた分だけ、対象物体Ｏｂの位置検出精度を高めることができる。

また、本形態では、２つの検出用光源１２での差動、あるいは検出用光源１２と参照用光源１２Ｒとの差動を利用しているため、環境光等の影響を自動的に補正することができる。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、本形態の光学式位置検出装置１０を表示装置に適用した場合でも表示を妨げない等、光学式位置検出装置１０を各種機器に用いることができる。

［実施の形態２］
図７は、本発明の実施の形態２に係る位置検出機能付き機器１の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り、図２（ａ）、（ｂ）は、位置検出機能付き機器１の構成要素の立体的な配置を示す説明図、および光学式位置検出装置１０の構成要素の平面的な配置を示す説明図である。図８は、本発明の実施の形態２に係る位置検出機能付き機器１の光学式位置検出装置１０において差動により求めた複数の結果から対象物体ＯｂのＸ座標およびＹ座標を特定する方法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。

図７において、本形態の位置検出機能付き機器１の光学式位置検出装置１０も、実施の形態１と同様、光源装置１１は、複数の検出用光源１２として、４つ以上の検出用光源を備えており、本形態において、検出用光源１２の数は４つである。より具体的には、光源装置１１は、複数の検出用光源１２として、第１検出用光源１２Ａ、第２検出用光源１２Ｂ、第３検出用光源１２Ｃおよび第４検出用光源１２Ｄを備えており、これらの検出用光源１２はいずれも、発光部１２０ａ〜１２０ｄを部材に向けている。

ここで、第１検出用光源１２Ａ、第２検出用光源１２Ｂ、第３検出用光源１２Ｃおよび第４検出用光源１２Ｄは、検出空間１０Ｒ（Ｚ軸方向）からみたとき、第１検出用光源１２Ａと光検出部３０との距離、第２検出用光源１２Ｂと光検出部３０との距離、第３検出用光源１２Ｃと光検出部３０との距離、および第４検出用光源１２Ｄと光検出部３０との距離は相違している。

より具体的には、第１検出用光源１２Ａと光検出部３０との距離、第２検出用光源１２Ｂと光検出部３０との距離、第３検出用光源１２Ｃと光検出部３０との距離、および第４検出用光源１２Ｄと光検出部３０との距離を各々、ｒ₁、ｒ₂、ｒ₃、ｒ₄としたとき、距離ｒ₁、ｒ₂、ｒ₃、ｒ₄は、以下の条件
ｒ₄＜ｒ₁＜ｒ₂＜ｒ₃
に設定されている。

また、第１検出用光源１２Ａ、第２検出用光源１２Ｂ、第３検出用光源１２Ｃおよび第４検出用光源１２Ｄは、光検出部３０を中心に不等な角度間隔に配置されている。すなわち、光検出部３０と第１検出用光源１２Ａ、第２検出用光源１２Ｂ、第３検出用光源１２Ｃおよび第４検出用光源１２Ｄとを各々直線で結んだときの中心角を以下
Θ_AB＝第１検出用光源１２Ａ、光検出部３０、第２検出用光源１２Ｂが成す角度
Θ_BC＝第２検出用光源１２Ｂ、光検出部３０、第３検出用光源１２Ｃが成す角度
Θ_CD＝第３検出用光源１２Ｃ、光検出部３０、第４検出用光源１２Ｄが成す角度
Θ_AD＝第１検出用光源１２Ａ、光検出部３０、第４検出用光源１２Ｄが成す角度
にように定義したとき、角度Θ_AB、Θ_BC、Θ_CD、Θ_ADのうちの１つの角度は他の角度と相違している。本形態では、角度Θ_AB、Θ_BC、Θ_CD、Θ_ADは全てが相違しており、角度Θ_AB、Θ_BC、Θ_CD、Θ_ADは以下の関係
Θ_CD＜Θ_AD＜Θ_AB＜Θ_BC
に設定されている。

また、第１検出用光源１２Ａと第２検出用光源１２Ｂとを結ぶ仮想線と、第３検出用光源１２Ｃと第４検出用光源１２Ｄとを結ぶ仮想線とは、非平行であり、第１検出用光源１２Ａと第４検出用光源１２Ｄとを結ぶ仮想線と、第２検出用光源１２Ｂと第３検出用光源１２Ｃとを結ぶ仮想線とは、非平行である。

このような構成の光学式位置検出装置１０でも、実施の形態１と同様、位置検出用光源１２同士の差動や、位置検出用光源１２と参照用光源１２Ｒとの差動を利用すれば、図８に示すように、第１検出用光源１２Ａと第３検出用光源１２Ｃとを結ぶ仮想線Ｑ１１を比Ｐ_ACで分割した位置を通る等比線Ｒ１１上に対象物体Ｏｂが存在することがわかる。また、第２検出用光源１２Ｂと第４検出用光源１２Ｄとを結ぶ仮想線を比Ｐ_BDで分割した位置を通る等比線Ｒ１２上に対象物体Ｏｂが存在することがわかる。さらに、第１検出用光源１２Ａと第２検出用光源１２Ｂと結ぶ仮想線Ｑ１３を所定の比で分割した位置を通る等比線Ｒ１３を求めることができ、第２検出用光源１２Ｂと第３検出用光源１２Ｃとを結ぶ仮想線Ｑ１４を所定の比で分割した位置を通る等比線Ｒ１４を求めることができる。また、第３検出用光源１２Ｃと第４検出用光源１２Ｄとを結ぶ仮想線Ｑ１５を所定の比で分割した位置を通る等比線Ｒ１５を求めることができ、第１検出用光源１２Ａと第４検出用光源１２Ｄとを結ぶ仮想線Ｑ１６を所定の比で分割した位置を通る等比線Ｒ１６を求めることができる。

かかる構成によれば、対象物体Ｏｂの位置を特定するための情報量が多いため、差動により得られた複数の結果全部を平均する等の手法を用いれば、対象物体Ｏｂの位置検出精度を高めることができることになる。

ここで、第１検出用光源１２Ａ、第２検出用光源１２Ｂ、第３検出用光源１２Ｃおよび第４検出用光源１２Ｄは、検出空間１０Ｒ（Ｚ軸方向）からみたとき、第１検出用光源１２Ａと光検出部３０との距離、第２検出用光源１２Ｂと光検出部３０との距離、第３検出用光源１２Ｃと光検出部３０との距離、および第４検出用光源１２Ｄと光検出部３０との距離は相違している。また、第１検出用光源１２Ａ、第２検出用光源１２Ｂ、第３検出用光源１２Ｃおよび第４検出用光源１２Ｄは、光検出部３０を中心に不等な角度間隔に配置されている。このため、第１検出用光源１２Ａと第３検出用光源１２Ｃとの差動、および第２検出用光源１２Ｂと第４検出用光源１２Ｄとの差動の中心がずれているので、広い範囲にわたって高い検出精度を得ることができる。

また、第１検出用光源１２Ａと第２検出用光源１２Ｂとを結ぶ仮想線Ｑ１３と、第３検出用光源１２Ｃと第４検出用光源１２Ｄとを結ぶ仮想線Ｑ１５とは、非平行である。従って、第１検出用光源１２Ａと第２検出用光源１２Ｂとを用いて対象物体Ｏｂの位置を検出した方向と、第３検出用光源１２Ｃと第４検出用光源１２Ｄとを用いて対象物体Ｏｂの位置を検出した方向とが相違する。また、第１検出用光源１２Ａと第４検出用光源１２Ｄとを結ぶ仮想線Ｑ１６と、第２検出用光源１２Ｂと第３検出用光源１２Ｃとを結ぶ仮想線Ｑ１４とは、非平行である。従って、第１検出用光源１２Ａと第４検出用光源１２Ｄとを用いて対象物体Ｏｂの位置を検出した方向と、第２検出用光源１２Ｂと第３検出用光源１２Ｃとを用いて対象物体Ｏｂの位置を検出した方向とが相違する。それ故、第１検出用光源１２Ａ、第２検出用光源１２Ｂ、第３検出用光源１２Ｃおよび第４検出用光源１２Ｄを用いた測定の頻度を増大させても重複した測定を行なうことがない。よって、本形態の光学式位置検出装置１０によれば、測定頻度を高めた分だけ、対象物体Ｏｂの位置検出精度を高めることができる等、実施の形態１と同様な効果を奏する。

［光学式位置検出装置１０の変形例］
上記実施の形態１、２では、第１検出用光源１２Ａと光検出部３０との距離、第２検出用光源１２Ｂと光検出部３０との距離、第３検出用光源１２Ｃと光検出部３０との距離、および第４検出用光源１２Ｄと光検出部３０との距離を相違させるにあたって、全ての距離を相違させたが、１つの距離が他の距離と相違している構成を採用してもよい。かかる構成の場合でも、図１７（ｂ）を参照して説明した構成に比して、対象物体Ｏｂの位置検出精度を高めることができる。

また、上記実施の形態２では、第１検出用光源１２Ａ、第２検出用光源１２Ｂ、第３検出用光源１２Ｃおよび第４検出用光源１２Ｄは、光検出部３０を中心に不等な角度間隔に配置するにあたって、角度Θ_AB、Θ_BC、Θ_CD、Θ_ADの全てが相違している構成を採用したが、１つの角度が他の角度と相違している構成を採用してもよい。かかる構成の場合でも、図１７（ｂ）を参照して説明した構成に比して、対象物体Ｏｂの位置検出精度を高めることができる。

また、上記実施の形態では、第１検出用光源１２Ａと第２検出用光源１２Ｂとを結ぶ仮想線Ｑ１３と、第３検出用光源１２Ｃと第４検出用光源１２Ｄとを結ぶ仮想線Ｑ１５とが非平行で、第１検出用光源１２Ａと第４検出用光源１２Ｄとを結ぶ仮想線Ｑ１６と、第２検出用光源１２Ｂと第３検出用光源１２Ｃとを結ぶ仮想線Ｑ１４とが非平行であったが、一方のみが非平行であってもよい。かかる構成の場合でも、図１７（ｂ）を参照して説明した構成に比して、対象物体Ｏｂの位置検出精度を高めることができる。

上記実施の形態では、位置検出用光源１２の同士を差動させる際、複数の位置検出用光源１２のうちの１つと、他の１つとを交互に点灯させたが、複数の位置検出用光源１２のうちの２つと、他の２つを交互に点灯させてもよい。

また、上記実施の形態では、位置検出用光源１２と参照用光源１２Ｒとを差動させる際、複数の位置検出用光源１２のうちの１つと参照用光源１２Ｒとを交互に点灯させたが、複数の位置検出用光源１２のうちの２つと参照用光源１２Ｒとを交互に点灯させた後、別の２つと参照用光源１２Ｒとを交互に点灯させてもよい。

上記実施の形態では、検出用光源１２が４つの例であったが、検出用光源の数は５つ以上であってもよく、この場合も、５つ以上の検出用光源のうちの４つの検出用光源が第１検出用光源１２Ａ〜第４検出用光源１２Ｄとして、上記の構成を満たしていればよい。

［位置検出機能付き機器１の具体例１］
図９を参照して、位置検出機能付き機器１の視認面構成部材４０として直視型画像生成装置を用いて、位置検出機能付き機器１を位置検出機能付き直視型表示装置として構成した例を説明する。

図９は、本発明を適用した位置検出機能付き直視型表示装置（位置検出機能付き機器１）の分解斜視図である。なお、本形態の位置検出機能付き直視型表示装置において、光学式位置検出装置１０の構成は、実施の形態１、２で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それらの説明を省略する。

図９に示す位置検出機能付き直視型表示装置１００は、図１〜図８を参照して説明した光学式位置検出装置１０と、画像生成装置としての液晶装置２０（直視型表示装置／視認面構成部材４０）を備えており、液晶装置２０の一方の面によって情報が視認される視認面４１が構成されている。本形態でも、光学式位置検出装置１０は、対象物体Ｏｂの位置を検出する検出空間１０Ｒに検出光Ｌ２を出射する位置検出用の光源装置１１と、対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ３を検出する光検出部３０とを有しており、光源装置１１は、複数の検出用光源１２（第１検出用光源１２Ａ〜第４検出用光源１２Ｄ）と、参照用光源１２Ｒとを備えている。液晶装置２０は、視認面４１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、Ｚ軸方向からみたとき検出空間１０Ｒと重なっている。

液晶装置２０は、光源装置１１に対して検出光Ｌ２の出射側に液晶パネル２９を備えている。液晶パネル２９は、透過型の液晶パネルであり、２枚の透光性基板２１、２２をシール材で貼り合わせ、基板間に液晶層を充填した構造を有している。液晶パネル２９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２９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層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２９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等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）等の配線部材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。

液晶パネル２９において、光源装置１１が位置する側（検出光Ｌ２の入射側）には第１偏光板１８８が重ねて配置され、光源装置１１が位置する側とは反対側（検出光Ｌ２の出射側）には第２偏光板１８９が重ねて配置されている。

このように構成した液晶装置２０において、対象物体Ｏｂの位置を検出するためには、検出光Ｌ２を対象物体Ｏｂが位置する検出空間１０Ｒに出射させる必要がある。また、液晶パネル２９は、光強度分布変換用液晶装置１６よりも検出空間１０Ｒの側に配置されている。このため、液晶パネル２９において、画像表示領域２０Ｒは、検出光Ｌ２を透過可能に構成されている。

液晶装置２０は、液晶パネル２９を照明するための照明装置７０を備えている。本形態において、照明装置７０は、光源装置１１より検出光Ｌ２の出射側に配置されている。照明装置７０は、照明用光源７１と、この照明用光源７１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７３とを備えており、照明用導光板７３は、矩形の平面形状を備えている。照明用光源７１は、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）等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７１は、照明用導光板７３の辺部分７３ａに沿って複数、配列されている。

かかる照明装置７０において、照明用光源７１から出射された照明光は、照明用導光板７３の辺部分７３ａから照明用導光板７３の内部に入射した後、照明用導光板７３の内部を反対側の外縁部７３ｂに向けて伝播し、一方の表面である光出射部７３ｓから出射される。ここで、照明用導光板７３は、辺部分７３ａ側から反対側の外縁部７３ｂに向けて内部伝播光に対する光出射部７３ｓ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７３の光出射部７３ｓ、または背面７３ｔ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等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７３ａから入射した照明光Ｌ４は光出射部７３ｓからほぼ均一に出射される。

液晶装置１６において、照明装置７０と液晶パネル２９との間には光学シート６０が配置されている。本形態においては、光学シート６０として、第１プリズムシート６１と、第２プリズムシート６２、および光散乱板６３が順に積層されている。なお、光学シート６０には矩形枠状の遮光シート６７が配置されており、かかる遮光シート６７は検出光Ｌ２が漏れるのを防止する。

このように構成した位置検出機能付き直視型表示装置１００では、検出用光源１２は、液晶装置２０（視認面構成部材４０）において視認面４１側とは反対側から視認面４１側に位置する検出空間１０Ｒに検出光Ｌ２を出射し、光検出部３０は、対象物体Ｏｂで反射して液晶装置２０を透過してきた検出光Ｌ３を検出する。従って、位置検出機能付き直視型表示装置１００では、対象物体Ｏｂの位置を検出することができるので、液晶装置２０で表示された画像を指先等の対象物体Ｏｂで指示すると、所定の情報入力を行なうことができる。

［位置検出機能付き機器１の具体例２］
図１０を参照して、位置検出機能付き機器１の視認面構成部材４０としてスクリーンを用い、位置検出機能付き機器１を位置検出機能付きスクリーン装置として構成した例を説明する。

図１０は、本発明を適用した位置検出機能付きスクリーン装置（位置検出機能付き機器１）の説明図であり、図１０（ａ）、（ｂ）は、位置検出機能付きスクリーン装置を斜め上からみた様子を模式的に示す説明図、および横方向からみた様子を模式的に示す説明図である。なお、本形態の位置検出機能付きスクリーン装置において、光学式位置検出装置１０の構成は、実施の形態１、２で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それらの説明を省略する。

図１０（ａ）、（ｂ）に示す位置検出機能付きスクリーン装置８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）から画像が投射されるスクリーン８０（視認面構成部材４０）と、図１〜図８を参照して説明した光学式位置検出装置１０とを備えており、画像投射装置２５０は、筐体２４０の前面部２４１に設けられた投射レンズ系２１０から位置検出機能付きスクリーン装置８に向けて画像表示光Ｐｉを拡大投射する。従って、位置検出機能付きスクリーン装置８では、スクリーン８０において画像が投射されるスクリーン面８ａによって、情報が視認される視認面４１が構成されている。

かかる位置検出機能付きスクリーン装置８において、光学式位置検出装置１０は、スクリーン８０の裏面８ｂの側に、検出光Ｌ２を出射する位置検出用の光源装置１１と、対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ３を検出する光検出部３０とを備えており、光源装置１１は、複数の検出用光源１２（第１検出用光源１２Ａ〜第４検出用光源１２Ｄ）と、参照用光源１２Ｒとを備えている。このため、検出用光源１２は、スクリーン８０（視認面構成部材４０）において視認面４１側とは反対側から視認面４１側に設定された検出空間１０Ｒに検出光Ｌ２を出射することになる。また、光検出部３０は、対象物体Ｏｂで反射してスクリーン８０を透過してきた検出光Ｌ３を検出することになる。従って、スクリーン８０として、検出光Ｌ２に対する透光性を備えているものが用いられている。より具体的には、スクリーン８０は、スクリーン面８ａ側に白い塗料が塗ってある布地や、エンボス加工された白いビニール素材からなるホワイトスクリーンからなり、赤外光からなる検出光Ｌ２に対して透光を有している、スクリーン８０としては、光の反射率を高めるために高銀色としたシルバースクリーン、スクリーン面８ａ側を構成する布地表面に樹脂加工を行なって光の反射率を高めたパールスクリーン、スクリーン面８ａ側に細かいガラス粉末が塗布して光の反射率を高めたピーススクリーンを用いることができ、このような場合も、スクリーン８０は、赤外光からなる検出光Ｌ２に対して透光性を備えている。なお、スクリーン８０は、表示される画像の品位を高めることを目的に、裏面８ｂに黒色の遮光層が形成される場合があり、このような場合、遮光層には、穴からなる透光部を複数形成しておく。

このように構成した位置検出機能付きスクリーン装置８において、検出空間１０Ｒは、スクリーン装置８に対する法線方向からみたとき四角形の領域であり、スクリーン装置８において画像投射装置２００によって画像が投射される領域（画像表示領域２０Ｒ）と重なっている。このため、本形態の位置検出機能付きスクリーン装置８では、例えば、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。

なお、本形態では、位置検出機能付きスクリーン装置８として、画像投射装置２５０から画像が投射される投射型表示装置用のスクリーン装置を説明したが、電子黒板用のスクリーンに光学式位置検出装置１０を設けて電子黒板用の位置検出機能付きスクリーン装置を構成してもよい。

［位置検出機能付き機器１の具体例２の変形例］
図１１は、本発明を適用した別の位置検出機能付きスクリーン装置（位置検出機能付き機器１）の説明図であり、図１１（ａ）、（ｂ）は、位置検出機能付きスクリーン装置を斜め上からみた様子を模式的に示す説明図、および横方向からみた様子を模式的に示す説明図である。なお、本形態の位置検出機能付きスクリーン装置において、光学式位置検出装置１０の構成は、実施の形態１、２で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それらの説明を省略する。また、本形態の位置検出機能付きスクリーン装置は、図１０を参照して説明した構成と同様であるため、共通する部分については同一の符号を付してそれらの説明を省略する。

図１０に示す位置検出機能付きスクリーン装置８では、１枚のスクリーン８０に対して１つの光学式位置検出装置１０を設けたが、図１１に示す位置検出機能付きスクリーン装置８では、１枚のスクリーン８０に対して複数の光学式位置検出装置１０が設けられており、複数の光学式位置検出装置１０は各々、スクリーン８０の異なる領域の対象物体Ｏｂの位置を検出する。その他の構成は、図１０を参照して説明した構成と同様である。

本形態によれば、スクリーン８０の異なる領域を複数の光学式位置検出装置１０が分担して対象物体Ｏｂの位置を検出するため、広いスクリーン８０の全体にわたって対象物体Ｏｂの位置を高い精度で検出することができる。また、複数の光学式位置検出装置１０は各々、検出用光源１２および光検出部３０を備えているため、スクリーン８０に対して複数の対象物体Ｏｂが存在する場合でも、複数の対象物体Ｏｂの各々の位置を検出することができる。

［位置検出機能付き機器１の具体例３］
図１２を参照して、位置検出機能付き機器１の視認面構成部材４０としてのスクリーンを用い、スクリーンと画像投射装置とによって位置検出機能付き投射型表示装置を構成した例を説明する。

図１２は、本発明を適用した位置検出機能付き投射型表示装置（位置検出機能付き機器１）の説明図であり、図１２（ａ）、（ｂ）は、位置検出機能付き投射型表示装置を斜め上からみた様子を模式的に示す説明図、および横方向からみた様子を模式的に示す説明図である。なお、本形態の位置検出機能付き投射型表示装置において、光学式位置検出装置１０の構成は、実施の形態１、２で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それらの説明を省略する。

図１２（ａ）、（ｂ）に示す位置検出機能付き投射型表示装置２００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）と、画像投射装置２５０から画像が投射されるスクリーン８０（視認面構成部材４０）と、図１〜図８を参照して説明した光学式位置検出装置１０とを備えている。画像投射装置２００は、筐体２５０の前面部２０１に設けられた投射レンズ系２１０からスクリーン装置８に向けて画像表示光Ｐｉを拡大投射する。かかる投射型表示装置２００では、スクリーン８０において画像が投射されるスクリーン面８ａによって、情報が視認される視認面４１が構成されている。

かかる位置検出機能付き投射型表示装置２００において、光学式位置検出装置１０（光源装置１１や光検出部３０）は、スクリーン８０のスクリーン面８ａ（視認面４１）側に配置された画像投射装置２５０に搭載されている。このため、検出用光源１２は、画像投射装置２５０からスクリーン８０（視認面構成部材４０）の視認面４１に向けて検出光Ｌ２を出射する。また、光検出部３０は、対象物体Ｏｂで反射してきた検出光Ｌ３を画像投射装置２５０において検出する。

このように構成した位置検出機能付き投射型表示装置２００において、検出空間１０Ｒは、スクリーン８０に対する法線方向からみたとき四角形の領域であり、スクリーン８０において画像投射装置２００によって画像が投射される領域（画像表示領域２０Ｒ）と重なっている。このため、本形態の位置検出機能付き投射型表示装置２００では、例えば、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。

［位置検出機能付き機器１の具体例４］
図１３を参照して、位置検出機能付き機器１の視認面構成部材４０として、情報としての展示品を覆う透光部材を用いて、位置検出機能付き機器１を位置検出機能付きウインドウとして構成した例を説明する。

図１３は、本発明を適用した位置検出機能付きウインドウ（位置検出機能付き機器１）の説明図であり、図１３（ａ）、（ｂ）は、位置検出機能付きウインドウを外側（視認面側）からみた様子を模式的に示す説明図、およびその断面を模式的に示す説明図である。なお、本形態の位置検出機能付きウインドウにおいて、光学式位置検出装置１０の構成は、実施の形態１、２で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それらの説明を省略する。

図１３（ａ）、（ｂ）に示す位置検出機能付きウインドウ４００は、情報としての展示品４５０を覆う透光部材４４０（視認面構成部材４０）を備えており、透光部材４４０の外面４４１によって展示品４５０の視認面（視認面４１）が構成されている。また、位置検出機能付きウインドウ４００において、展示品４５０は、展示品４５０に前進や旋回等の動作を行なわせるアクチューエータ（図示せず）に保持されている。

かかる位置検出機能付きウインドウ４００は、透光部材４４０の内面４４２の側に、図１〜図８を参照して説明した光学式位置検出装置１０の光源装置１１および光検出部３０を備えており、光源装置１１の複数の検出用光源１２（第１検出用光源１２Ａ〜第４検出用光源１２Ｄ）は、透光部材４４０の内側から外面４４１（視認面４１）の側に検出光Ｌ２を出射することになる。また、光検出部３０は、対象物体Ｏｂで反射して透光部材４４０を透過してきた検出光Ｌ３を検出することになる。

このように構成した位置検出機能付きウインドウ４００において、透光部材４４０の外面４４１側には光学式位置検出装置１０の検出空間１０Ｒが設定されている。従って、検出空間１０Ｒにおいて指先等の対象物体Ｏｂを接近させれば、かかる対象物体Ｏｂの位置を展示品４５０の向きを切り換える指示等といった入力情報として利用することができる。例えば、指先等の対象物体Ｏｂの位置を下方にずらしていけば、展示品４５０を透光部材４４０に接近させ、指先等の対象物体Ｏｂの位置を右側にずらしていけば、展示品４５０を右回りに旋回させる等、展示品４５０の向きを変更することができる。

［位置検出機能付き機器１の具体例５］
図１４を参照して、位置検出機能付き機器１の視認面構成部材４０として、パチンコ台等のアミューズメント機器において遊技用媒体を支持する基盤を用い、アミューズメント機器を位置検出機能付きアミューズメント機器として構成した例を説明する。

図１４は、本発明を適用した位置検出機能付きアミューズメント機器（位置検出機能付き機器１）の説明図であり、図１４（ａ）、（ｂ）は、位置検出機能付きアミューズメント機器を正面（視認面側）からみた様子を模式的に示す説明図、およびその断面を模式的に示す説明図である。なお、本形態の位置検出機能付きアミューズメント機器において、光学式位置検出装置１０の構成は、実施の形態１、２で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それらの説明を省略する。

図１４（ａ）、（ｂ）に示す位置検出機能付きアミューズメント機器５００は、パチンコ玉等の遊技媒体５０１を支持する板状の基盤５２０（視認面構成部材４０）、基盤５２０を保持する外枠５１０、遊技媒体５０１を基盤５２０上に送り出す位置等を設定するハンドル５７０、遊技媒体５０１を受ける受け皿５６０等を備えている。基盤５２０の表面５２１（視認面４１）は、ガラス板５３０で覆われており、基盤５２０の表面５２１において、ガラス板５３０の内側には、遊技媒体５０１に対するガイドレール５２５や、遊技媒体５０１の動きを変化させる釘５２８や、入賞口５８０、５９０等が設けられている。また、基盤５２０の表面５２１において、ガラス板５３０の内側には、遊技媒体５０１が入賞口５８０に入るたびに行われる抽選の結果等が表示される液晶装置５４０が設けられている。

かかる位置検出機能付きアミューズメント機器５００において、基盤５２０の裏面５２２には、図１〜図８を参照して説明した光学式位置検出装置１０の光源装置１１、および光検出部３０が設けられており、光源装置１１の複数の検出用光源１２は、基盤５２０の裏面５２２側から表面４５２（視認面４１）の側に設定された検出空間１０Ｒに検出光Ｌ２を出射する。また、光検出部３０は、対象物体Ｏｂで反射して透光部材４４０を透過してきた検出光Ｌ３を検出することになる。

このように光学式位置検出装置１０を配置するにあたって、本形態では、液晶装置５４０が、図９を参照して説明した位置検出機能付き直視型表示装置１００として構成されている。すなわち、液晶装置５４０の裏面側に光源装置１１および光検出部３０が設けられている。このため、本形態の位置検出機能付きアミューズメント機器５００では、基盤５２０の表面４５２側（視認面４１側）のうち、液晶装置５４０と重なる領域に検出空間１０Ｒが設定されている。また、本形態では、ガラス板５３０の外面側を検出空間１０Ｒとし、かかる検出空間１０Ｒに位置する対象物体Ｏｂの位置を検出する。

このため、遊技者が液晶装置５４０で表示されている内容や遊技に進行に合わせて検出空間１０Ｒ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、液晶装置５４０で表示されている内容を切り換える指示等といった入力情報として利用することができる。

［位置検出機能付き機器１の具体例５の変形例１］
図１５は、本発明を適用した別の位置検出機能付きアミューズメント機器（位置検出機能付き機器１）の説明図であり、図１５（ａ）、（ｂ）は、位置検出機能付きアミューズメント機器を正面（視認面側）からみた様子を模式的に示す説明図、およびその断面を模式的に示す説明図である。なお、本形態の位置検出機能付きアミューズメント機器において、光学式位置検出装置１０の構成は、実施の形態１、２で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それらの説明を省略する。また、本形態の位置検出機能付きアミューズメント機器は、図１４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それらの説明を省略する。

図１５（ａ）、（ｂ）に示す位置検出機能付きアミューズメント機器５００も、図１４を参照して説明した構成と同様、パチンコ玉からなる遊技媒体５０１を支持する基盤５２０（視認面構成部材４０）の裏面５２２には、図１〜図８を参照して説明した光学式位置検出装置１０の光源装置１１および光検出部３０が設けられており、光源装置１１の複数の検出用光源１２は、基盤５２０の裏面５２２側から表面４５２（視認面４１）の側に検出光Ｌ２を出射する。また、光検出部３０は、対象物体Ｏｂで反射して透光部材４４０を透過してきた検出光Ｌ３を検出することになる。

本形態では、液晶装置５４０も含めて、基盤５２０全体が赤外光からなる検出光Ｌ２を透過可能である。従って、本形態では、基盤５２０の裏面５２２全体を利用して光源装置１１および光検出部３０が設けられている。このため、本形態の位置検出機能付きアミューズメント機器５００では、基盤５２０の表面４５２側（視認面４１側）のうち、基盤５２０と重なる全域に検出空間１０Ｒが設定されている。また、本形態では、ガラス板５３０の外面側に検出空間１０Ｒが設定されている。

このため、遊技者が液晶装置５４０で表示されている内容や遊技に進行に合わせて検出空間１０Ｒ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、液晶装置５４０で表示されている内容を切り換える指示等といった入力情報として利用することができる。また、ハンドル５７０の操作に代えて、基盤５２０の上辺側のいずれかに指先等の対象物体Ｏｂを接近させれば、かかる指定箇所を、遊技媒体５０１を基盤５２０上に送り出す際の強度を指定する指示等といった入力情報として利用することができる。

［位置検出機能付き機器１の具体例５の変形例２］
図１６は、本発明を適用したさらに別に位置検出機能付きアミューズメント機器（位置検出機能付き機器１）の説明図であり、図１６（ａ）、（ｂ）は、位置検出機能付きアミューズメント機器を正面（視認面側）からみた様子を模式的に示す説明図、およびその断面を模式的に示す説明図である。なお、本形態の位置検出機能付きアミューズメント機器において、光学式位置検出装置１０の構成は、実施の形態１、２で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それらの説明を省略する。また、本形態の位置検出機能付きアミューズメント機器は、図１４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それらの説明を省略する。

図１６（ａ）、（ｂ）に示す位置検出機能付きアミューズメント機器５００も、図１４を参照して説明した構成と同様、パチンコ玉からなる遊技媒体５０１を支持する基盤５２０（視認面構成部材４０）の裏面５２２には、図１〜図８を参照して説明した光学式位置検出装置１０の光源装置１１および光検出部３０が設けられており、光源装置１１の複数の検出用光源１２は、基盤５２０の裏面５２２側から表面４５２（視認面４１）の側に検出光Ｌ２を出射する。また、光検出部３０は、対象物体Ｏｂで反射して透光部材４４０を透過してきた検出光Ｌ３を検出することになる。

ここで、図１４および図１５を参照して説明した位置検出機能付きアミューズメント機器５００では、１枚の基盤５２０に対して１つの光学式位置検出装置１０を設けたが、図１６に示すように、本形態の位置検出機能付きアミューズメント機器５００では、１枚の基盤５２０に対して複数の光学式位置検出装置１０が設けられており、複数の光学式位置検出装置１０は各々、基盤５２０の異なる領域の対象物体Ｏｂの位置を検出する。その他の構成は、図１４等を参照して説明した構成と同様である。

本形態によれば、基盤５２０の異なる領域を複数の光学式位置検出装置１０が分担して対象物体Ｏｂの位置を検出するため、広い基盤５２０の全体にわたって対象物体Ｏｂの位置を高い精度で検出することができる。また、複数の光学式位置検出装置１０は各々、検出用光源１２および光検出部３０を備えているため、基盤５２０に対して複数の対象物体Ｏｂが存在する場合でも、複数の対象物体Ｏｂの各々の位置を検出することができる。それ故、基盤５２０の領域毎に遊技媒体５０１が通過する数等を検出することもできる。なお、基盤５２０のうち、検出用光源や光検出部が配置されている個所のみを透光部としてもよい。

１・・位置検出機能付き機器、８・・スクリーン装置（位置検出機能付き機器）、１０・・光学式位置検出装置、１０Ｒ・・検出空間（検出光出射空間）、１１・・光源装置、１２・・検出用光源、１２Ａ・・第１検出用光源、１２Ｂ・・第２検出用光源、１２Ｃ・・第３検出用光源、１２Ｄ・・第４検出用光源、１２Ｒ・・参照用光源、２０・・液晶装置（視認面構成部材）、３０・・光検出部、４０・・視認面構成部材、４１・・視認面、５０・・位置検出部、５１・・Ｘ座標検出部、５２・・Ｙ座標検出部、５３・・Ｚ座標検出部、８０・・スクリーン（視認面構成部材）、１００・・位置検出機能付き直視型表示装置（位置検出機能付き機器）、２００・・位置検出機能付き投射型表示装置（位置検出機能付き機器）、４００・・位置検出機能付きウインドウ（位置検出機能付き機器）、５００・・位置検出機能付きアミューズメント機器（位置検出機能付き機器）、５２０・・基盤（視認面構成部材）、Ｏｂ・・対象物体

Claims (16)

1. 視認面を備えた視認面構成部材と、該視認面構成部材に対して前記視認面側に位置する対象物体の位置を検出する光学式位置検出装置と、を有する位置検出機能付き機器であって、
   前記光学式位置検出装置は、前記視認面側に検出光を出射する４つ以上の検出用光源と、前記視認面側において前記検出光が出射される検出光出射空間に位置する前記対象物体で反射した前記検出光を受光する光検出部と、前記４つ以上の検出用光源を順次点灯させる光源駆動部と、前記光検出部の受光結果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、を備え、
   前記検出光出射空間からみたときに、前記４つ以上の検出用光源のうち、前記光検出部の周りで周方向で並ぶ第１検出用光源、第２検出用光源、第３検出用光源および第４検出用光源は、前記光検出部からの距離が相違していることを特徴とする位置検出機能付き機器。
2. 前記検出光出射空間からみたときに、前記第１検出用光源、前記第２検出用光源、前記第３検出用光源および前記第４検出用光源は、前記光検出部からの距離が全て相違していることを特徴とする請求項１に記載の位置検出機能付き機器。
3. 前記検出光出射空間からみたときに、前記第１検出用光源と前記第２検出用光源とを結ぶ仮想線と、前記第３検出用光源と前記第４検出用光源とを結ぶ仮想線とは、非平行であることを特徴とする請求項１または２に記載の位置検出機能付き機器。
4. 前記検出光出射空間からみたときに、前記第１検出用光源と前記第４検出用光源とを結ぶ仮想線と、前記第２検出用光源と前記第３検出用光源とを結ぶ仮想線とは、非平行であることを特徴とする請求項３に記載の位置検出機能付き機器。
5. 前記検出光出射空間からみたときに、前記第１検出用光源、前記第２検出用光源、前記第３検出用光源および前記第４検出用光源は、前記光検出部を中心に等角度間隔に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の位置検出機能付き機器。
6. 前記検出光出射空間からみたときに、前記第１検出用光源、前記第２検出用光源、前記第３検出用光源および前記第４検出用光源は、前記光検出部を中心に不等の角度間隔に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の位置検出機能付き機器。
7. 前記位置検出部は、前記光検出部の受光結果に基づいて、前記第１検出用光源、前記第２検出用光源、前記第３検出用光源および前記第４検出用光源のうち、一部の検出用光源と他の一部の検出用光源とを差動させた結果により前記視認面に沿う方向における前記対象物体の位置を検出することを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の位置検出機能付き機器。
8. 前記検出光出射空間を介さずに前記光検出部に入射する参照光を出射する参照用光源を備え、
   前記位置検出部は、前記光検出部の受光結果に基づいて、前記第１検出用光源、前記第２検出用光源、前記第３検出用光源および前記第４検出用光源のうち、一部の検出用光源と前記参照用光源とを組み合わせを変えて差動させた結果により前記視認面に沿う方向における前記対象物体の位置を検出することを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の位置検出機能付き機器。
9. 前記位置検出部は、前記４つ以上の検出用光源の全てが同時、あるいは順次点灯したときの前記光検出部での受光結果に基づいて前記視認面に対する法線方向における前記対象物体の位置を検出することを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の位置検出機能付き機器。
10. 前記検出光は赤外光であることを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載の位置検出機能付き機器。
11. 前記視認面構成部材は、情報としての画像を表示する直視型画像生成装置であり、
    前記視認面は、前記直視型画像生成装置において前記画像が表示される画像表示面であることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか一項に記載の位置検出機能付き機器。
12. 前記視認面構成部材はスクリーンであり、
    前記視認面は、前記スクリーンにおいて情報が視認されるスクリーン面であることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか一項に記載の位置検出機能付き機器。
13. 前記スクリーンに対して前記視認面側とは反対側に前記検出用光源および前記光検出部が配置されていることを特徴とする請求項１２に記載の位置検出機能付き機器。
14. 前記スクリーンに対して前記視認面側に、前記スクリーンに向けて画像を投射する画像投射装置を備え、
    当該画像投射装置に前記検出用光源および前記光検出部が配置されていることを特徴とする請求項１２に記載の位置検出機能付き機器。
15. 前記視認面構成部材は、展示品を覆う透光部材であり、
    前記視認面は、前記透光部材において前記展示品が配置される側とは反対側で当該展示品が視認される面であることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか一項に記載の位置検出機能付き機器。
16. 前記視認面構成部材は、移動する遊技用媒体を支持する基盤を備え、
    前記視認面は、前記基盤において当該基盤と前記遊技用媒体との相対位置が視認される側の面であることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか一項に記載の位置検出機能付き機器。