JP2011232190A - Equipment with position detecting function - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an equipment with a position detecting function capable of making the size of an emitting space of detection light variable.SOLUTION: In an optical position detecting device 10A of an equipment 1 with a position detecting function, a photodetector 30 detects detection light reflected from a target object Ob when detection light sources 12 emit detection lights L2 so as to detect a coordinate of the target object Ob. A first detection light source 12A through a fourth detection light source 12D include first light-emitting elements 12A, 12B, 12Cand 12Dthrough third light-emitting elements 12A, 12B, 12Cand 12D. In a case where a detection space 10R for the target object Ob is set to be wide, the number of light-emitting elements to be turned on is increased to widen an emitting space, whereas in a case where the detection space 10R for the target object Ob is set to be narrow, the number of light-emitting elements to be turned on is decreased to narrow the emitting space.

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。   The present invention relates to a device with a position detection function for optically detecting the position of a target object located on the surface side where information is visually recognized.

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、2つの検出用光源部から透光部材を介して対象物体に向けて検出光を出射し、対象物体で反射した検出光が透光部材を透過して光検出部で検出されるものが提案されている。かかる光学式位置検出装置では、例えば、光検出部での検出結果に基づいて2つの検出用光源部を差動させれば、2つの検出用光源部のうちの一方の検出用光源部と対象物体との距離と、他方の検出用光源部と対象物体との距離の比がわかる。従って、対象物体の位置を検出することができる(特許文献1参照)。   As an optical position detection device that optically detects a target object, for example, detection light is emitted from two detection light source sections toward the target object via a light transmitting member, and the detection light reflected by the target object is detected. There has been proposed one that is transmitted through a translucent member and detected by a light detection unit. In such an optical position detection device, for example, if two detection light source units are differentiated based on the detection result of the light detection unit, one of the two detection light source units and the target The distance between the object and the ratio of the distance between the other light source for detection and the target object can be known. Therefore, the position of the target object can be detected (see Patent Document 1).

特表2003−534554号公報Special Table 2003-534554

しかしながら、特許文献1に記載の構成では、検出光の出射空間が固定であるため、以下の問題点がある。まず、予め、対象物体が狭い範囲に存在することがわかっている場合でも、広い範囲にわたって一定以上の照度をもって検出光を出射する必要があるため、無駄に電力を消費している等の問題点がある。また、検出光の出射空間が固定であるため、特定の空間内の対象物体のみを検出した場合でも、出射空間全体から対象物体を検出してしまうという問題点がある。   However, the configuration described in Patent Document 1 has the following problems because the detection light emission space is fixed. First, even if it is known in advance that the target object exists in a narrow range, it is necessary to emit detection light with a certain level of illuminance over a wide range. There is. In addition, since the detection light emission space is fixed, there is a problem in that even when only a target object in a specific space is detected, the target object is detected from the entire emission space.

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、検出光の出射空間のサイズを可変にす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。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a device with a position detection function capable of making the size of the detection light emission space variable.

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複数の検出用光源部と、前記検出光が出射される前記視認面側の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、前記複数の検出用光源部を順次点灯させる光源駆動部と、前記複数の検出用光源部が順次点灯した際の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、を有し、前記検出用光源部は、前記検出光出射空間からみたとき当該検出光出射空間の中央側から外側に向かって中心光軸が並ぶ複数の発光素子を備えていることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides a visual surface constituent member having a visual recognition surface, and an optical position detection device that detects the position of a target object located on the visual recognition surface side with respect to the visual recognition surface constituent member. The optical position detection device includes a plurality of detection light source units that emit detection light to the viewing surface side, and the viewing surface side from which the detection light is emitted. A light detection unit that receives the detection light reflected by the target object located in the detection light emission space, a light source drive unit that sequentially turns on the plurality of detection light source units, and the plurality of detection light source units. A position detection unit that detects a position of the target object based on a light reception result of the light detection unit when turned on, and the detection light source unit emits the detection light when viewed from the detection light emission space. Center optical axis from the center to the outside of the space Characterized in that it comprises a plurality of light emitting elements arranged.

本発明では、光源駆動部は、複数の検出用光源部を順次点灯させ、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つの検出用光源部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、検出用光源部は、検出光出射空間からみたとき検出光出射空間の中央側から外側に向かって中心光軸が並ぶ複数の発光素子を備えており、幾つの発光素子、あるいはいずれの発光素子を点灯させるかによって、検出光の出射空間の大きさを変更することができる。このため、対象物体の検出空間を広く設定する場合には、例えば、点灯する発光素子の数を増やして出射空間を広げる一方、対象物体の検出空間を狭く設定する場合には、点灯する発光素子の数を減らして出射空間を狭めることができる。従って、光源を点灯させる電力を無駄に消費することがないので、消費電力の削減を図ることができる。また、検出光の出射空間が可変であるため、特定の狭い空間内の対象物体のみを検出することもできる。   In the present invention, the light source driving unit sequentially turns on the plurality of light source units for detection, and during that time, the light detection unit receives the detection light reflected by the target object. Therefore, the position detection unit detects the position of the target object by using the detection result of the light detection unit directly or by using the drive current when the two detection light source units are differentiated via the light detection unit. can do. Here, the detection light source unit includes a plurality of light emitting elements in which the central optical axes are arranged from the center side to the outside of the detection light emitting space when viewed from the detection light emitting space. The size of the detection light emission space can be changed depending on whether the light emitting element is turned on. For this reason, when setting the detection space of the target object wide, for example, increasing the number of light emitting elements to be lit to widen the emission space, whereas when setting the detection space of the target object to be narrow, the light emitting element to be lit It is possible to reduce the number of the light emitting spaces. Therefore, power for turning on the light source is not wasted, and power consumption can be reduced. In addition, since the emission space of the detection light is variable, it is possible to detect only the target object in a specific narrow space.

本発明において、前記光源駆動部は、前記複数の発光素子のうちの一部の発光素子を点灯させる第1モードと、前記複数の発光素子のうちの少なくとも前記第1モードとは別の発光素子を点灯させる第2モードと、を実行する。   In the present invention, the light source driving unit includes a light emitting element different from a first mode in which some of the light emitting elements are turned on and at least the first mode of the light emitting elements. And a second mode in which is turned on.

本発明において、前記光源駆動部は、前記第1モードでは、前記複数の発光素子のうちの一部の発光素子を点灯させ、前記第2モードでは、前記第1モードで点灯する発光素子および前記第1モードとは別の発光素子を同時に点灯させて前記出射空間を前記発光素子の中心光軸が配列されている方向に拡張させることが好ましい。かかる構成によれば、第1モードでは、点灯する発光素子を減らして出射空間を狭めることができるので、光源を点灯させるのに消費する電力の削減を図ることができる。   In the present invention, the light source driving unit turns on a part of the plurality of light emitting elements in the first mode, and lights up in the first mode in the second mode. It is preferable that the light emitting elements different from those in the first mode are simultaneously turned on to extend the emission space in the direction in which the central optical axes of the light emitting elements are arranged. According to such a configuration, in the first mode, the light emitting elements to be turned on can be reduced and the emission space can be narrowed, so that the power consumed to turn on the light source can be reduced.

本発明において、前記光源駆動部は、前記第1モードでは、前記複数の発光素子のうちの1つの発光素子を点灯させ、前記第2モードでは前記第1モードで点灯する発光素子を含む2つ以上の発光素子を同時に点灯させる構成を採用することができる。かかる構成によれば、点灯する発光素子の1つまで減らして出射空間を狭めることができるので、光源を点灯させるのに消費する電力の削減を図ることができる。また、検出光の出射空間を最小限まで狭めることができるので、特定の狭い空間内の対象物体のみを検出することもできる。   In the present invention, the light source driving unit includes two light emitting elements that turn on one light emitting element of the plurality of light emitting elements in the first mode and turn on in the first mode in the second mode. A configuration in which the above light-emitting elements are turned on at the same time can be employed. According to such a configuration, the number of light emitting elements to be turned on can be reduced to narrow the emission space, so that it is possible to reduce the power consumed to turn on the light source. In addition, since the detection light emission space can be reduced to a minimum, only the target object in a specific narrow space can be detected.

本発明は、前記複数の検出用光源部が、いずれも同一方向に前記検出光を出射する第1タイプの光学式位置検出装置に適用することができる。   The present invention can be applied to a first type optical position detection device in which each of the plurality of light source portions for detection emits the detection light in the same direction.

本発明において、前記検出光出射空間からみたとき、前記光検出部は、前記複数の検出用光源部で囲まれた位置に配置され、かつ、前記検出用光源部において前記複数の発光素子は前記光検出部に近い位置から離間する方向に向けて直線的に配列されており、前記第1モードでは、前記複数の発光素子のうち、当該第1モードで点灯せずに前記第2モードで点灯する発光素子よりも前記光検出部に近い位置の発光素子が点灯する構成を採用することができる。   In the present invention, when viewed from the detection light emission space, the light detection unit is disposed at a position surrounded by the plurality of detection light source units, and the plurality of light emitting elements in the detection light source unit are Arranged linearly in a direction away from a position close to the light detection unit. In the first mode, among the plurality of light emitting elements, the second mode is lit without lighting in the first mode. It is possible to adopt a configuration in which a light emitting element at a position closer to the light detection unit than a light emitting element to be lit is turned on.

本発明において、前記検出光の出射側からみたとき、前記検出用光源部において前記複数の発光素子の中心光軸は、前記出射空間の内側から外側に向けて直線的に配列されており、前記第1モードでは、前記複数の発光素子のうち、当該第1モードで点灯せずに前記第2モードで点灯する発光素子よりも前記出射空間の内側に中心光軸を向ける発光素子が点灯する構成を採用することができる。   In the present invention, when viewed from the emission side of the detection light, the central optical axes of the plurality of light emitting elements in the detection light source unit are linearly arranged from the inside to the outside of the emission space, In the first mode, among the plurality of light emitting elements, a light emitting element whose central optical axis is directed to the inner side of the emission space is turned on rather than a light emitting element that is not turned on in the first mode but is turned on in the second mode. Can be adopted.

本発明において、前記第2モードで点灯する前記発光素子のうち、前記1モードで消灯状態にあった発光素子は、前記第1モードで点灯状態にあった発光素子よりも前記検出光の出射強度が大であることが好ましい。このように構成すると、第1モードでの検出光の出射空間と、第2モードで拡張した後の検出光の出射空間とにおいて、検出光の強度を連続した状態とすることができるので、第2モードでも、第1モードと同様な検出精度を得ることができる。   In the present invention, among the light emitting elements that are turned on in the second mode, the light emitting elements that are turned off in the first mode emit light of the detection light more than the light emitting elements that are turned on in the first mode. Is preferably large. With this configuration, the detection light intensity can be kept continuous in the detection light emission space in the first mode and the detection light emission space after being expanded in the second mode. Even in the two modes, the same detection accuracy as in the first mode can be obtained.

本発明は、前記複数の検出用光源部には、前記出射空間を挟む両側で互いに逆向きの方向に前記検出光を出射する検出用光源部が含まれている第2タイプの光学式位置検出装置にも適用することができる。   In the present invention, the plurality of detection light source units include a detection light source unit that emits the detection light in opposite directions on both sides of the emission space. It can also be applied to devices.

本発明は、第1タイプおよび第2タイプのいずれの光学式位置検出装置であっても、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複数の検出用光源部のうち、一部の検出用光源と他の一部の検出用光源部とを差動させた結果に基づいて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。   The present invention is the first type and the second type optical position detection device, the position detection unit is based on the light reception result of the light detection unit, among the plurality of detection light source units, It is preferable to detect the position of the target object based on a result obtained by differentiating some of the detection light sources and some of the other detection light source units. If such a differential is used, the influence of ambient light or the like can be automatically corrected.

本発明において、前記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複数の検出用光源部のうちの一部の検出用光源部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基づいて前記対象物体の位置を検出する構成を採用してもよい。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。   In the present invention, a reference light source that emits reference light incident on the light detection unit without passing through the emission space is provided, and the position detection unit is configured to detect the plurality of detection light sources based on light reception results of the light detection unit. A configuration may be adopted in which the position of the target object is detected based on the result of differentially changing a combination of a part of the light source units for detection and the reference light source. If such a differential is used, the influence of ambient light or the like can be automatically corrected.

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、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を各種機器に用いることができる。   In the present invention, the detection light is preferably infrared light. According to such a configuration, since the detection light is not visually recognized, the optical position detection device can be used for various devices, for example, when it is applied to a display device, the display is not hindered.

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。   A device with a position detection function to which the present invention is applied can be configured as the following devices, for example.

本発明において、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。   In the present invention, the viewing surface constituent member can employ a configuration that is a direct-view image generation device that displays an image as information. In this case, the viewing surface displays the image in the direct-view image generation device. This is an image display surface. According to this configuration, the device with a position detection function can be configured as a direct view display device with a position detection function.

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。   In the present invention, it is possible to adopt a configuration in which the viewing surface constituent member is a screen. In this case, the viewing surface is a screen surface on which information is visually recognized on the screen.

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。   Here, it is possible to adopt a configuration in which the light source for detection and the light detection unit are arranged on the side opposite to the viewing surface side with respect to the screen. According to such a configuration, the device with a position detection function can be configured as a screen device with a position detection function.

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。   In the present invention, an image projection device that projects an image toward the screen on the viewing surface side with respect to the screen, and the light source for detection and the light detection unit are arranged in the image projection device Can also be adopted. According to this configuration, the device with a position detection function can be configured as a projection display device with a position detection function.

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。   In the present invention, the viewing surface constituent member may employ a configuration that is a translucent member that covers the exhibit as the information. In this case, the viewing surface is arranged on the translucent member. This is the surface on which the exhibit is viewed on the opposite side of the display side. According to this configuration, the device with a position detection function can be configured as a window with a position detection function.

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前記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。   In the present invention, the viewing surface constituent member may employ a configuration that is a base that supports a moving game medium. In this case, the visual surface is formed between the base and the game medium on the base. The relative position is the surface that is visually recognized as the information. According to such a configuration, the device with a position detection function can be configured as an amusement device such as a pachinko machine or a coin game.

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る。It is explanatory drawing which shows typically the principal part of the apparatus with a position detection function which concerns on Embodiment 1 of this invention. 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における検出用光源部の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the light source part for a detection in the optical position detection apparatus of the apparatus with a position detection function which concerns on Embodiment 1 of this invention. 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。It is explanatory drawing which shows the whole structure of the optical position detection apparatus of the apparatus with a position detection function which concerns on Embodiment 1 of this invention. 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において、検出光同士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。It is explanatory drawing which shows the principle which detects the position of a target object using the differential of detection lights in the optical position detection apparatus of the apparatus with a position detection function which concerns on Embodiment 1 of this invention. 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。It is explanatory drawing which shows the principle which detects the position of a target object using the difference of reference light and detection light in the optical position detection apparatus of the apparatus with a position detection function which concerns on Embodiment 1 of this invention. 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。It is explanatory drawing which shows the processing content etc. which are performed in a position detection part in the optical position detection apparatus of the apparatus with a position detection function which concerns on Embodiment 1 of this invention. 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において検出空間のサイズを切り換える様子を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a mode that the size of a detection space is switched in the optical position detection apparatus of the apparatus with a position detection function which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る位置検出機能付き機器の具体例1(位置検出機能付き直視型表示装置)の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the specific example 1 (direct view type display device with a position detection function) of the apparatus with a position detection function according to the first embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態1の位置検出機能付き機器の具体例2(位置検出機能付きスクリーン装置)の説明図である。It is explanatory drawing of the specific example 2 (screen apparatus with a position detection function) of the apparatus with a position detection function of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る位置検出機能付き機器の具体例3(位置検出機能付きウインドウ)の説明図である。It is explanatory drawing of the specific example 3 (window with a position detection function) of the apparatus with a position detection function which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る位置検出機能付き機器の具体例4(位置検出機能付きアミューズメント機器)の説明図である。It is explanatory drawing of the specific example 4 (amusement apparatus with a position detection function) of the apparatus with a position detection function which concerns on Embodiment 1 of this invention. 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。It is explanatory drawing of another amusement apparatus with a position detection function (apparatus with a position detection function) to which the present invention is applied. 本発明の実施の形態2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る。It is explanatory drawing which shows typically the principal part of the apparatus with a position detection function which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2に係る位置検出機能付き機器の光学式位置検出装置における検出用光源部と検出空間との位置関係を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the positional relationship of the light source part for detection in the optical position detection apparatus of the apparatus with a position detection function which concerns on Embodiment 2 of this invention, and a detection space. 本発明の実施の形態2に係る位置検出機能付き機器の具体例(位置検出機能付き投射型表示装置)の説明図である。It is explanatory drawing of the specific example (projection type display apparatus with a position detection function) of the apparatus with a position detection function which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3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る。It is explanatory drawing which shows typically the principal part of the apparatus with a position detection function which concerns on Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態3に係る位置検出機能付き機器の具体例(位置検出機能付きスクリーン装置)の説明図である。It is explanatory drawing of the specific example (screen apparatus with a position detection function) of the apparatus with a position detection function which concerns on Embodiment 3 of this invention.

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。   Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, the axes intersecting each other will be described as the X axis, the Y axis, and the Z axis, and the emission direction of the detection light will be described as the Z axis direction. In the drawings referred to below, one side in the X-axis direction is the X1 side, the other side is the X2 side, one side in the Y-axis direction is the Y1 side, and the other side is the Y2 side.

[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における検出用光源部の構成を示す説明図であり、図2(a)、(b)は、検出用光源部を検出光の出射空間からみたときの説明図、および検出用光源部を側方からみたときの説明図である。図3は、本発明の実施の形態1に係る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。
[Embodiment 1]
(overall structure)
FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing a main part of a device with a position detection function according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is an explanatory diagram showing a configuration of a light source unit for detection in the optical position detection device for a device with a position detection function according to Embodiment 1 of the present invention, and FIGS. It is explanatory drawing when viewing the light source part for detection from the emission space of detection light, and explanatory drawing when the light source part for detection is seen from the side. FIG. 3 is an explanatory diagram showing the overall configuration of the optical position detection device for a device with a position detection function according to the first embodiment of the present invention.

図1、図2および図3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10Aとを有しており、後述する位置検出機能付き表示装置等として利用される。   1, 2, and 3, the device 1 with a position detection function of the present embodiment includes a viewing surface constituting member 40 that includes a viewing surface 41 on which information is visually recognized, and a viewing surface 41 with respect to the viewing surface constituting member 40. And an optical position detection device 10A that detects the position of the target object Ob located on the side (one side Z1 in the Z-axis direction), and is used as a display device with a position detection function to be described later.

光学式位置検出装置10A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部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、検出用光源部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、検出用光源部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。   The optical position detection device 10A detects a light source device 11 including a plurality of detection light source units 12 that emit detection light L2 toward one side Z1 in the Z-axis direction, and detection light L3 reflected by the target object Ob. And a light detection unit 30 that performs the above-described operation. The viewing surface constituting member 40 is made of a sheet-like or plate-like light transmissive member located on one side Z1 in the Z-axis direction with respect to the detection light source unit 12 and the light detection unit 30. Accordingly, the detection light source unit 12 emits the detection light L2 from the back surface 42 side opposite to the viewing surface 41 side in the viewing surface component member 40 to the viewing surface 41 side, and the light detection unit 30 is the target object Ob. Detection light L3 reflected and transmitted to the rear surface 42 side of the viewing surface constituent member 40 is detected. For this reason, the light receiving portion 31 of the light detection portion 30 faces the back surface 42 of the member.

本形態において、光源装置11は、複数の検出用光源部12として、第1検出用光源部12A、第2検出用光源部12B、第3検出用光源部12Cおよび第4検出用光源部12Dを備えており、これらの検出用光源部12はいずれも、発光部を視認面構成部材40に向けている。従って、検出用光源部12から出射された検出光L2は、視認面構成部材40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。   In this embodiment, the light source device 11 includes a first detection light source unit 12A, a second detection light source unit 12B, a third detection light source unit 12C, and a fourth detection light source unit 12D as the plurality of detection light source units 12. These detection light source sections 12 all have the light emitting section directed to the viewing surface constituting member 40. Therefore, the detection light L2 emitted from the light source unit 12 for detection passes through the viewing surface constituent member 40 and is emitted to the viewing surface 41 side (the emission space of the detection light L2 from the light source device 11). The emission space (the space on the viewing surface 41 side) constitutes a detection space 10R in which the position of the target object Ob is detected.

第1検出用光源部12A〜第4検出用光源部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おり、光検出部30は、複数の検出用光源部12より内側に位置する。複数の検出用光源部12において、第1検出用光源部12Aと第3検出用光源部12CとはX軸方向で離間し、第2検出用光源部12Bと第4検出用光源部12DとはY軸方向で離間している。なお、第1検出用光源部12Aからみれば、第2検出用光源部12Bおよび第4検出用光源部12Dも第1検出用光源部12Aに対してX軸方向で離間し、第3検出用光源部12Cからみれば、第2検出用光源部12Bおよび第4検出用光源部12Dも第3検出用光源部12Cに対してX軸方向で離間している。同様に、第2検出用光源部12Bからみれば、第1検出用光源部12Aおよび第3検出用光源部12Cも第2検出用光源部12Bに対してY軸方向で離間し、第4検出用光源部12Dからみれば、第1検出用光源部12Aおよび第3検出用光源部12Cも第4検出用光源部12Dに対してY軸方向で離間している。   The first detection light source unit 12A to the fourth detection light source unit 12D are arranged in this order around the central optical axis of the light detection unit 30 when viewed from the detection space 10R (Z-axis direction). 30 is located inside the plurality of light source units 12 for detection. In the plurality of detection light source units 12, the first detection light source unit 12A and the third detection light source unit 12C are separated from each other in the X-axis direction, and the second detection light source unit 12B and the fourth detection light source unit 12D are separated from each other. They are separated in the Y-axis direction. From the viewpoint of the first detection light source unit 12A, the second detection light source unit 12B and the fourth detection light source unit 12D are also separated from the first detection light source unit 12A in the X-axis direction, and the third detection light source unit 12A is separated. From the viewpoint of the light source unit 12C, the second detection light source unit 12B and the fourth detection light source unit 12D are also separated from the third detection light source unit 12C in the X-axis direction. Similarly, when viewed from the second detection light source unit 12B, the first detection light source unit 12A and the third detection light source unit 12C are also separated from the second detection light source unit 12B in the Y-axis direction, and the fourth detection is performed. From the viewpoint of the light source unit 12D, the first detection light source unit 12A and the third detection light source unit 12C are also separated from the fourth detection light source unit 12D in the Y-axis direction.

また、検出空間10R(Z軸方向)からみたとき、第1検出用光源部12A〜第4検出用光源部12Dは、光検出部30を中心に等角度間隔に配置されている。また、検出空間10R(Z軸方向)からみたとき、第1検出用光源部12A〜第4検出用光源部12Dは、光検出部30からの距離が等しい。   When viewed from the detection space 10 </ b> R (Z-axis direction), the first detection light source unit 12 </ b> A to the fourth detection light source unit 12 </ b> D are arranged at equiangular intervals with the light detection unit 30 as the center. Further, when viewed from the detection space 10R (Z-axis direction), the first detection light source unit 12A to the fourth detection light source unit 12D have the same distance from the light detection unit 30.

光源装置11は、光検出部30に発光部を向けた参照用光源12Rも備えている。参照用光源12Rは、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、視認面構成部材40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。   The light source device 11 also includes a reference light source 12 </ b> R having a light emitting unit facing the light detection unit 30. The reference light source 12R is configured by an LED (light emitting diode) or the like, and the reference light source 12R emits reference light Lr composed of infrared light having a peak wavelength of 840 to 1000 nm as divergent light. However, the reference light Lr emitted from the reference light source 12R is on the side of the visual recognition surface 41 of the visual recognition surface component 40 due to the orientation of the reference light source 12R, a light shielding cover (not shown) provided on the reference light source 12R, and the like. The light does not enter (detection space 10R) and enters the light detection unit 30 without passing through the detection space 10R.

光検出部30は、視認面構成部材40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は赤外域に感度ピークを備えたフォトダイオードである。   The light detection unit 30 includes a photodiode, a phototransistor, or the like with the light receiving unit 31 facing the viewing surface constituting member 40. In this embodiment, the light detection unit 30 is a photodiode having a sensitivity peak in the infrared region.

(検出用光源部12の詳細構成)
本形態の光学式位置検出装置10Aにおいて、検出空間10R(Z軸方向)からみたとき、複数の検出用光源部12は各々、検出空間10Rの中央側から外側に向かって中心光軸が並ぶ複数の発光素子を備えており、本形態において、検出用光源部12は、3つの発光素子を備えている。より具体的には、第1検出用光源部12Aは、最も内側の第1発光素子12A1と、第1発光素子12A1よりも光検出部30が位置する側とは反対側(外側)に位置する第2発光素子12A2と、第2発光素子12A2よりも光検出部30が位置する側とは反対側(外側)に位置する第3発光素子12A3とを備えており、第1発光素子12A1〜第3発光素子12A3および光検出部30は同一直線上に配置されている。また、第1発光素子12A1〜第3発光素子12A3の中心光軸は、互いに並列しており、本形態において、第1発光素子12A1〜第3発光素子12A3の中心光軸は、互いに平行である。
(Detailed Configuration of Detection Light Source 12)
In the optical position detection device 10A of this embodiment, when viewed from the detection space 10R (Z-axis direction), each of the plurality of detection light source units 12 has a plurality of center optical axes arranged from the center side to the outside of the detection space 10R. In this embodiment, the detection light source unit 12 includes three light emitting elements. More specifically, the first light source unit 12A for detection is located on the innermost first light emitting element 12A 1 and on the opposite side (outer side) from the first light emitting element 12A 1 on the side where the light detecting unit 30 is located. A second light emitting element 12A 2 that is located, and a third light emitting element 12A 3 that is located on the opposite side (outside) of the second light emitting element 12A 2 from the side on which the light detection unit 30 is located. The light emitting elements 12A 1 to the third light emitting element 12A 3 and the light detection unit 30 are arranged on the same straight line. The central optical axes of the first light emitting element 12A 1 to the third light emitting element 12A 3 are parallel to each other. In this embodiment, the central optical axes of the first light emitting element 12A 1 to the third light emitting element 12A 3 are They are parallel to each other.

同様に、第2検出用光源部12Bは、最も内側の第1発光素子12B1と、第1発光素子12B1よりも光検出部30が位置する側とは反対側(外側)に位置する第2発光素子12B2と、第2発光素子12B2よりも光検出部30が位置する側とは反対側(外側)に位置する第3発光素子12B3とを備えており、第1発光素子12B1〜第3発光素子12B3および光検出部30は同一直線上に配置されている。また、第1発光素子12B1〜第3発光素子12B3の中心光軸は、互いに並列しており、本形態において、第1発光素子12B1〜第3発光素子12B3の中心光軸は、互いに平行である。 Similarly, the second light source unit 12B for detection is located on the innermost first light emitting element 12B 1 and on the opposite side (outer side) of the first light emitting element 12B 1 from the side where the light detecting unit 30 is located. a second light emitting element 12B 2, the side on which the light detector 30 than the second light emitting element 12B 2 are located and a third light emitting element 12B 3 located on the opposite side (outside), the first light emitting device 12B 1 to the third light emitting element 12B 3 and the light detecting portion 30 is arranged on the same straight line. The central optical axes of the first light emitting element 12B 1 to the third light emitting element 12B 3 are parallel to each other. In this embodiment, the central optical axes of the first light emitting element 12B 1 to the third light emitting element 12B 3 are They are parallel to each other.

第3検出用光源部12Cは、最も内側の第1発光素子12C1と、第1発光素子12C1よりも光検出部30が位置する側とは反対側(外側)に位置する第2発光素子12C2と、第2発光素子12C2よりも光検出部30が位置する側とは反対側(外側)に位置する第3発光素子12C3とを備えており、第1発光素子12C1〜第3発光素子12C3および光検出部30は同一直線上に配置されている。また、第1発光素子12C1〜第3発光素子12C3の中心光軸は、互いに並列しており、本形態において、第1発光素子12C1〜第3発光素子12C3の中心光軸は、互いに平行である。 The third light source unit 12C for detection is the innermost first light emitting element 12C 1 and the second light emitting element located on the opposite side (outer side) of the first light emitting element 12C 1 from the side on which the light detecting unit 30 is located. and 12C 2, the side on which the light detector 30 than the second light emitting element 12C 2 is located and a third light emitting element 12C 3 located on the opposite side (outside), the first light emitting element 12C 1 ~ No. The three light emitting elements 12C 3 and the light detection unit 30 are arranged on the same straight line. The central optical axes of the first light emitting element 12C 1 to the third light emitting element 12C 3 are parallel to each other. In this embodiment, the central optical axes of the first light emitting element 12C 1 to the third light emitting element 12C 3 are They are parallel to each other.

第4検出用光源部12Dは、最も内側の第1発光素子12D1と、第1発光素子12D1よりも光検出部30が位置する側とは反対側(外側)に位置する第2発光素子12D2と、第2発光素子12D2よりも光検出部30が位置する側とは反対側(外側)に位置する第3発光素子12D3とを備えており、第1発光素子12D1〜第3発光素子12D3および光検出部30は同一直線上に配置されている。また、第1発光素子12D1〜第3発光素子12D3の中心光軸は、互いに並列しており、本形態において、第1発光素子12D1〜第3発光素子12D3の中心光軸は、互いに平行である。 The fourth detection light source unit 12D includes the innermost first light emitting element 12D 1 and the second light emitting element located on the opposite side (outer side) of the first light emitting element 12D 1 from the side on which the light detection unit 30 is located. and 12D 2, the side on which the light detector 30 than the second light-emitting element 12D 2 are located and a third light-emitting element 12D 3 located on the opposite side (outside), the first light-emitting element 12D 1 ~ No. The three light emitting elements 12D 3 and the light detection unit 30 are arranged on the same straight line. The central optical axes of the first light emitting element 12D 1 to the third light emitting element 12D 3 are parallel to each other. In this embodiment, the central optical axes of the first light emitting element 12D 1 to the third light emitting element 12D 3 are They are parallel to each other.

ここで、第1発光素子12A1〜12D1はいずれも、光検出部30を中心とする半径r1の円周上に位置し、第2発光素子12A2〜12D2はいずれも、光検出部30を中心とする半径r2(但し、r1<r2)の円周上に位置し、第3発光素子12A3〜12D3はいずれも、光検出部30を中心とする半径r3(但し、r2<r3)の円周上に位置する。このため、第1発光素子12A1、12B1、12C1、12D1、第2発光素子12A2、12B2、12C2、12D2、および第3発光素子12A3、12B3、12C3、12D3は、この順に検出空間10Rの内側から外側に中心光軸を向けている。 Here, the first light emitting elements 12A 1 to 12D 1 are all located on the circumference of the radius r 1 with the light detection unit 30 as the center, and the second light emitting elements 12A 2 to 12D 2 are all optically detected. The third light emitting elements 12A 3 to 12D 3 are located on the circumference of a radius r 2 (where r 1 <r 2 ) centered on the portion 30, and all have a radius r 3 centered on the light detection portion 30. However, it is located on the circumference of r 2 <r 3 . Therefore, the first light emitting elements 12A 1 , 12B 1 , 12C 1 , 12D 1 , the second light emitting elements 12A 2 , 12B 2 , 12C 2 , 12D 2 , and the third light emitting elements 12A 3 , 12B 3 , 12C 3 , 12D 3 , the central optical axis is directed from the inside to the outside of the detection space 10R in this order.

第1発光素子12A1〜12D1、第2発光素子12A2〜12D2、および第3発光素子12A3〜12D3はいずれも、LED(発光ダイオード)等により構成され、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。 Each of the first light emitting elements 12A 1 to 12D 1 , the second light emitting elements 12A 2 to 12D 2 , and the third light emitting elements 12A 3 to 12D 3 is composed of an LED (light emitting diode) or the like, and has a peak wavelength of 840 to 1000 nm. The detection light L2 (detection light L2a to L2d) made of infrared light located at is emitted as diverging light.

(位置検出部等の構成)
図3に示すように、光源装置11は複数の検出用光源部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、検出用光源部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部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検出用光源部12A〜第4検出用光源部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。また、光源駆動回路140a〜140dは各々、第1発光素子12A1〜12D1、第2発光素子12A2〜12D2、および第3発光素子12A3〜12D3を個別に駆動する。光源制御部145は、光源駆動回路140a〜140d、140rの全てを制御する。なお、光源駆動回路140a〜140dについては、スイッチング回路により、複数の検出用光源部12を共通の光源駆動回路140で駆動する構成を採用してもよい。
(Configuration of position detector, etc.)
As shown in FIG. 3, the light source device 11 includes a light source driving unit 14 that drives a plurality of light source units 12 for detection. The light source drive unit 14 drives the detection light source unit 12 and the reference light source 12R, and the lighting patterns of the plurality of detection light source units 12 and the reference light source 12R via the light source drive circuit 140. And a light source control unit 145 for controlling. The light source drive circuit 140 includes light source drive circuits 140a to 140d that drive the first detection light source unit 12A to the fourth detection light source unit 12D, and a light source drive circuit 140r that drives the reference light source 12R. The light source driving circuits 140a to 140d individually drive the first light emitting elements 12A 1 to 12D 1 , the second light emitting elements 12A 2 to 12D 2 , and the third light emitting elements 12A 3 to 12D 3 . The light source control unit 145 controls all of the light source driving circuits 140a to 140d and 140r. In addition, about the light source drive circuits 140a-140d, you may employ | adopt the structure which drives the some light source part 12 for a detection with the common light source drive circuit 140 by a switching circuit.

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XY座標を検出するXY座標検出部52と、対象物体ObのZ座標を検出する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、後述する位置検出を行なう。   A position detection unit 50 is electrically connected to the light detection unit 30, and the detection result of the light detection unit 30 is output to the position detection unit 50. The position detection unit 50 includes a signal processing unit 55 for detecting the position of the target object Ob based on the detection result of the light detection unit 30, and the signal processing unit 55 includes an amplifier, a comparator, and the like. ing. Further, the position detection unit 50 includes an XY coordinate detection unit 52 that detects the XY coordinates of the target object Ob, and a Z coordinate detection unit 53 that detects the Z coordinate of the target object Ob. The position detection unit 50 and the light source driving unit 14 configured as described above operate in conjunction with each other and perform position detection described later.

(座標の基本的な検出原理)
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10Aで用いた座標検出の基本原理を示す説明図であり、図4(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。
(Basic detection principle of coordinates)
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the basic principle of coordinate detection used in the optical position detection apparatus 10A of the device 1 with a position detection function according to Embodiment 1 of the present invention, and FIGS. These are explanatory drawings schematically showing the relationship between the position of the target object Ob and the light reception intensity at the light detection unit 30, and how the emission intensity of the detection light L2 is adjusted so that the light reception intensity at the detection unit 30 is equal. It is explanatory drawing which shows this typically.

本形態の光学式位置検出装置10Aでは、図4および図5を参照して後述するように、検出用光源部12同士の差動、あるいは検出用光源部12と参照用光源12Rとの差動により、2つの検出用光源部12のうちの一方の検出用光源部12と対象物体Obとの距離と、他方の検出用光源部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。かかる差動の際、第1発光素子12A1〜12D1、第2発光素子12A2〜12D2、および第3発光素子12A3〜12D3の一部あるいは全部が使用される。その際、第1検出用光源部12A、第2検出用光源部12B、第3検出用光源部12Cおよび第4検出用光源部12Dでの駆動電流は各々、第1発光素子12A1〜第3発光素子12A3の駆動電流合計値、第1発光素子12B1〜第3発光素子12B3の駆動電流合計値、第1発光素子12C1〜第3発光素子12C3の駆動電流合計値、第1発光素子12D1〜第3発光素子12D3の駆動電流合計値である。 In the optical position detection apparatus 10A of the present embodiment, as described later with reference to FIGS. 4 and 5, the differential between the detection light source sections 12 or the differential between the detection light source section 12 and the reference light source 12R. Thus, a ratio between the distance between one of the two detection light source units 12 and the target object Ob and the distance between the other detection light source unit 12 and the target object Ob is obtained, and the ratio is obtained. Based on this, the position of the target object Ob is detected. During such differential operation, a part or all of the first light emitting elements 12A 1 to 12D 1 , the second light emitting elements 12A 2 to 12D 2 , and the third light emitting elements 12A 3 to 12D 3 are used. At that time, the driving currents in the first detection light source unit 12A, the second detection light source unit 12B, the third detection light source unit 12C, and the fourth detection light source unit 12D are respectively the first light emitting elements 12A 1 to 3D. The total driving current value of the light emitting element 12A 3 , the total driving current value of the first light emitting element 12B 1 to the third light emitting element 12B 3 , the total driving current value of the first light emitting element 12C 1 to the third light emitting element 12C 3 , the first This is the total drive current value of the light emitting elements 12D 1 to 12D 3 .

以下、光検出部30の受光結果に基づいて、第1検出用光源部12A、第2検出用光源部12B、第3検出用光源部12Cおよび第4検出用光源部12Dのうち、2つの検出用光源を組み合わせを変えて差動させた複数の結果により対象物体ObのX座標およびY座標を検出する際の基本的な原理を説明する。   Hereinafter, based on the light reception result of the light detection unit 30, two of the first detection light source unit 12A, the second detection light source unit 12B, the third detection light source unit 12C, and the fourth detection light source unit 12D are detected. A basic principle for detecting the X coordinate and the Y coordinate of the target object Ob based on a plurality of results obtained by differentiating the combination of the light sources for use will be described.

本形態の光学式位置検出装置10において、透光部材40の第1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つの検出用光源部12、例えば、第1検出用光源部12Aと第3検出用光源部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検出用光源部12Aが点灯して検出光L2aを出射すると、検出光L2aは、図4(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検出用光源部12Cが点灯して検出光L2cを出射すると、検出光L2cは、透光部材40を透過して第1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。   In the optical position detection device 10 of the present embodiment, a detection space 10R is set on the first surface 41 side of the translucent member 40 (space on the emission side of the detection light L2 from the light source device 11). Further, the two detection light source units 12, for example, the first detection light source unit 12A and the third detection light source unit 12C are separated in the X-axis direction and the Y-axis direction. Therefore, when the first detection light source unit 12A is turned on and emits the detection light L2a, the intensity of the detection light L2a monotonously decreases from one side to the other side as shown in FIG. One light intensity distribution L2Ga is formed. When the third detection light source unit 12C is turned on and emits the detection light L2c, the detection light L2c is transmitted through the translucent member 40 to the first surface 41 side (detection space 10R) from one side to the other side. A second light intensity distribution L2Gc whose intensity increases monotonously toward is formed.

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4(a)に示すように、まず、第1検出用光源部12Aを点灯させる一方、第3検出用光源部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検出用光源部12Aを消灯させる一方、第3検出用光源部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4(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検出用光源部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検出用光源部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検出用光源部12Aと第3検出用光源部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。   In order to obtain the position information of the target object Ob using the differential between the detection lights L2a and L2c, as shown in FIG. 4A, first, the first detection light source unit 12A is turned on, The third light source unit 12C is turned off, and a first light intensity distribution L2Ga whose intensity monotonously decreases from one side to the other side is formed. Further, the first detection light source unit 12A is turned off, while the third detection light source unit 12C is turned on to form a second light intensity distribution L2Gc in which the intensity monotonously increases from one side to the other side. Therefore, when the target object Ob is arranged in the detection space 10R, the detection light L2 is reflected by the target object Ob, and a part of the reflected light is detected by the light detection unit 30. At that time, the reflection intensity at the target object Ob is proportional to the intensity of the detection light L2 at the position where the target object Ob is located, and the light reception intensity at the light detection unit 30 is proportional to the reflection intensity at the target object Ob. Accordingly, the received light intensity at the light detection unit 30 is a value corresponding to the position of the target object Ob. Therefore, as shown in FIG. 4B, the detection value LGa when the first light intensity distribution L2Ga is formed and the light detection unit 30 when the second light intensity distribution L2Gc is formed. The drive current when adjusting the control amount (drive current) for the first detection light source unit 12A and the control amount (drive current) for the third detection light source unit 12C so that the detected value LGc at If the ratio to the drive current at the time of adjustment, the ratio of the adjustment amount, or the like is used, the target object Ob is positioned at any position between the first detection light source unit 12A and the third detection light source unit 12C in the XY plane. It can detect whether it exists.

より具体的には、図4(a)に示すように、第1光強度分布L2Gaと第2光強度分布L2Gcとを光強度分布が逆向きとなるように形成する。この状態で、光検出部30での検出値LGa、LGcが等しければ、XY平面内において対象物体Obが第1検出用光源部12Aと第3検出用光源部12Cとの間の中央に位置することが分る。これに対して、光検出部30での検出値LGa、LGcが相違している場合、検出値LGa、LGcが等しくなるように、第1検出用光源部12Aおよび第3検出用光源部12Cに対する制御量(駆動電流)を調整して、図4(b)に示すように、再度、第1光強度分布L2Gaおよび第2光強度分布L2Gcを順次形成する。その結果、光検出部30での検出値LGa、LGcが等しくなれば、その時点での第1検出用光源部12Aに対する駆動電流と、第3検出用光源部12Cに対する駆動電流との比を用いれば、XY平面内において対象物体Obが第1検出用光源部12Aと第3検出用光源部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。   More specifically, as shown in FIG. 4A, the first light intensity distribution L2Ga and the second light intensity distribution L2Gc are formed so that the light intensity distributions are in opposite directions. In this state, if the detection values LGa and LGc in the light detection unit 30 are equal, the target object Ob is located in the center between the first detection light source unit 12A and the third detection light source unit 12C in the XY plane. I understand that. On the other hand, when the detection values LGa and LGc at the light detection unit 30 are different, the detection values LGa and LGc are equal to the first detection light source unit 12A and the third detection light source unit 12C. By adjusting the control amount (drive current), as shown in FIG. 4B, the first light intensity distribution L2Ga and the second light intensity distribution L2Gc are sequentially formed again. As a result, if the detection values LGa and LGc at the light detection unit 30 are equal, the ratio of the drive current to the first detection light source unit 12A and the drive current to the third detection light source unit 12C at that time can be used. For example, it is possible to detect at which position the target object Ob exists between the first detection light source unit 12A and the third detection light source unit 12C in the XY plane.

かかる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、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検出用光源部12Aに対する駆動電流をIAとし、第3検出用光源部12Cに対する駆動電流をICとし、第1検出用光源部12Aから対象物体Obを経て光検出部30に到る距離関数と第3検出用光源部12Cから対象物体Obを経て光検出部30に到る距離関数との比をPACとすると、比PACは、基本的には下式
AC=IC/IA
により求められる。従って、対象物体Obは、第1検出用光源部12Aと第3検出用光源部12Cとを結ぶ線を所定の比で分割した位置を通る等比線上に対象物体Ob位置することが分かる。
This detection principle is mathematically explained using an optical path function as follows. First, in the above-described differential, the drive current for the first light source unit 12A for the first detection when the received light intensity at the light detection unit 30 becomes equal is I A, and the drive current for the third light source unit 12C is I C. The ratio of the distance function from the first detection light source unit 12A through the target object Ob to the light detection unit 30 and the distance function from the third detection light source unit 12C through the target object Ob to the light detection unit 30 the When P AC, the ratio P AC is basically = the formula P AC for I C / I a
It is calculated by. Therefore, it can be seen that the target object Ob is positioned on the isobaric line passing through a position obtained by dividing the line connecting the first detection light source unit 12A and the third detection light source unit 12C by a predetermined ratio.

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
t=第1検出用光源部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検出用光源部12A
が点灯したときの光検出部30の検出強度
t=第3検出用光源部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検出用光源部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検出用光源部12Aおよび第3検出用光源部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。
Such a model will be described mathematically. First, it emitted the parameters from the following T = reflectivity of the target object Ob A t = the first detection light source unit 12A
Distance function in which detection light L2 is reflected by target object Ob and reaches light detection unit 30 A = first detection light source unit 12A in a state where target object Ob exists in detection space 10R
Detected intensity C t of the light detection unit 30 when is turned on = emitted from the third light source unit 12C for detection
Distance function in which detection light L2 is reflected by target object Ob and reaches light detection unit 30 C = third detection light source unit 12C in a state where target object Ob exists in detection space 10R
The detection intensity of the light detection unit 30 when is turned on. The light emission intensity of the first detection light source unit 12A and the third detection light source unit 12C is represented by the product of the drive current and the light emission coefficient. In the following description, the light emission coefficient is 1.

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×At×IA+環境光 ・・式(1)
C=T×Ct×IC+環境光 ・・式(2)
の関係が得られる。
Further, when the above-described differential is performed in a state where the target object Ob exists in the detection space 10R,
A = T × A t × I A + Ambient Light ・ ・ Formula (1)
C = T × C t × I C + Ambient Light ・ ・ Formula (2)
The relationship is obtained.

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×At×IA+環境光=T×Ct×IC+環境光
T×At×IA=T×Ct×IC・・式(3)
が導かれる。
Here, since the detection intensities of the light detection unit 30 in the case of differential are equal, from the formulas (1) and (2), the following formula T × A t × I A + ambient light = T × C t × I C + Ambient light T × A t × I A = T × C t × I C .. (3)
Is guided.

また、距離関数At、Ctの比PACは、下式
AC=At/Ct・・式(4)
で定義されることから、式(3)、(4)から、距離関数の比PAC
AC=IC/IA・・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、光路係数At、Ctの比PAC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。
Further, the ratio P AC between the distance functions A t and C t is expressed by the following equation: P AC = A t / C t ··· (4)
From the formulas (3) and (4), the distance function ratio P AC is P AC = I C / I A.
It is expressed as In the equation (5), there is no term of ambient light and no term of reflectance of the target object Ob. Therefore, the ambient light and the reflectance of the target object Ob do not affect the ratio P AC between the optical path coefficients A t and C t . In addition, about said mathematical model, you may correct | amend in order to cancel the influence etc. of the detection light L2 which entered without reflecting with the target object Ob.

ここで、検出用光源部12で用いた光源点光源であり、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検出用光源部12Aと対象物体Oとの離間距離P1と、第3検出用光源部12Cと対象物体Obとの離間距離P2との比は、下式
AC=(P1)2:(P2)2
により求められる。それ故、対象物体Obは、検出用光源部12Aと第2検出用光源部12Cとを結ぶ仮想線をP1:P2で分割した位置を通る等比線上に対象物体Obが存在することがわかる。
Here, it is the light source point light source used in the light source unit 12 for detection, and the light intensity at a certain point is inversely proportional to the square of the distance from the light source. Therefore, the ratio of the separation distance P1 between the first detection light source unit 12A and the target object O and the separation distance P2 between the third detection light source unit 12C and the target object Ob is expressed by the following formula: P AC = (P1) 2 : (P2) 2
It is calculated by. Therefore, it can be seen that the target object Ob exists on a contour line passing through a position obtained by dividing the virtual line connecting the detection light source unit 12A and the second detection light source unit 12C by P1: P2.

同様に、第2検出用光源部12Bと第4検出用光源部12Dとを差動させて、第2検出用光源部12Bと対象物体Obとの距離と、第4検出用光源部12Dと対象物体Obとの距離の比を求めれば、第2検出用光源部12Bと第4検出用光源部12Dとを結ぶ仮想線を所定の比で分割した位置を通る等比線上に対象物体Obが存在することがわかる。それ故、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、上記の方法は、本形態で採用した原理を幾何学的に説明したものであり、実際には、得られたデータを用いて計算を行う。   Similarly, the second detection light source unit 12B and the fourth detection light source unit 12D are differentiated, the distance between the second detection light source unit 12B and the target object Ob, the fourth detection light source unit 12D, and the target. If the ratio of the distance to the object Ob is obtained, the target object Ob exists on an isoline passing through a position obtained by dividing the virtual line connecting the second detection light source unit 12B and the fourth detection light source unit 12D by a predetermined ratio. I understand that Therefore, the X coordinate and Y coordinate of the target object Ob can be detected. Note that the above method is a geometric explanation of the principle employed in this embodiment, and actually, the calculation is performed using the obtained data.

(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10A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、検出用光源部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。
(Differential between reference light Lr and detection light L2)
FIG. 5 shows the position of the target object Ob using the differential between the reference light Lr and the detection light L2 in the optical position detection apparatus 10A of the device 1 with a position detection function according to Embodiment 1 of the present invention. 5A and 5B are explanatory diagrams showing the relationship between the distance from the detection light source unit 12 to the target object Ob and the received light intensity of the detection light L2 and the like, and the light source. It is explanatory drawing which shows a mode after adjusting the drive current to.

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4(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。   In the optical position detection device 10 of the present embodiment, instead of direct differential between the detection light L2a and the detection light L2c, the differential between the detection light L2a and the reference light Lr, the detection light L2c, and the reference light Lr. Finally, a result similar to the principle described with reference to FIGS. 4A and 4B is derived. Here, the differential between the detection light L2a and the reference light Lr and the differential between the detection light L2c and the reference light Lr are performed as follows.

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検出用光源部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Da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Daと、光検出部30での参照光Lrの検出強度Drとは、相違している。 As shown in FIG. 5A, in the state where the target object Ob exists in the detection space 10R, the distance from the first detection light source unit 12A to the target object Ob, and the light detection unit 30 receives the detection light L2a. the intensity D a, monotonously changes as indicated by a solid line SA. On the other hand, the detection intensity of the reference light Lr emitted from the reference light source 12R at the light detection unit 30 is constant regardless of the position of the target object Ob as indicated by the solid line SR. Thus, the received light intensity D a of the detection light L2a in the light detection section 30, and the detection intensity D r of the reference light Lr of the light detection unit 30 is different.

次に、図5(b)に示すように、第1検出用光源部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Daと、参照光Lrの光検出部30での検出強度Dr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検出用光源部12Aに対する駆動電流と、第3検出用光源部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検出用光源部12Aと第3検出用光源部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。 Next, as shown in FIG. 5B, at least one of the drive current for the first light source unit 12A and the drive current for the reference light source 12R is adjusted to detect the detection light L2a in the light detection unit 30. a light receiving intensity D a of the reference light Lr to match the detection intensity D r in the light detection section 30. Such differential is performed between the reference light Lr and the detection light L2a, and is also performed between the reference light Lr and the detection light L2c. Therefore, when the detection results of the detection lights L2a and L2c (detection lights L3a and L3c reflected by the target object Ob) in the light detection unit 30 and the detection results of the reference light Lr in the light detection unit 30 become equal. The ratio of the drive current for the first detection light source unit 12A and the drive current for the third detection light source unit 12C can be obtained. Therefore, it is possible to detect at which position between the first detection light source unit 12A and the third detection light source unit 12C the target object Ob exists.

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
t=第1検出用光源部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検出用光源部12A
が点灯したときの光検出部30の検出強度
t=第3検出用光源部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検出用光源部12C
が点灯したときの光検出部30の検出強度
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検出用光源部12A、第3検出用光源部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検出用光源部12Aに対する駆動電流をIAとし、第3検出用光源部12Cに対する駆動電流をICとし、参照用光源12Rに対する駆動電流をIR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検出用光源部12Aとの差動と、第3検出用光源部12Cとの差動とにおいて同一と仮定する。
The above detection principle can be mathematically explained using an optical path function as follows. First, it emitted the parameters from the following T = reflectivity of the target object Ob A t = the first detection light source unit 12A
Distance function in which detection light L2 is reflected by target object Ob and reaches light detection unit 30 A = first detection light source unit 12A in a state where target object Ob exists in detection space 10R
Detected intensity C t of the light detection unit 30 when is turned on = emitted from the third light source unit 12C for detection
Distance function in which detection light L2 is reflected by target object Ob and reaches light detection unit 30 C = third detection light source unit 12C in a state where target object Ob exists in detection space 10R
The detection intensity R s of the light detection unit 30 when is turned on R s = the optical path coefficient from the reference light source 12R to the light detection unit 30 R = the detection intensity of the light detection unit 30 when only the reference light source 12R is turned on . The light emission intensity of the first detection light source unit 12A, the third detection light source unit 12C, and the reference light source 12R is represented by the product of the drive current and the light emission coefficient. In the following description, the light emission coefficient is 1 And In the above-described differential, the driving current for the first light source unit 12A for the first detection when the received light intensity at the light detection unit 30 becomes equal is I A, and the driving current for the third light source unit 12C is I C. And the drive current for the reference light source 12R is I R. In addition, regarding the detection intensity of the light detection unit 30 when only the reference light source 12R is turned on at the time of differential, the difference between the differential with the first detection light source unit 12A and the third detection light source unit 12C. Are assumed to be the same.

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×At×IA+環境光 ・・式(6)
C=T×Ct×IC+環境光 ・・式(7)
R=Rs×IR+環境光 ・・式(8)
の関係が得られる。
When the above-described differential is performed in a state where the target object Ob exists in the detection space 10R,
A = T × A t × I A + Ambient Light ・ ・ Formula (6)
C = T × C t × I C + Ambient Light ・ ・ Formula (7)
R = R s × I R + Ambient Light ・ ・ Formula (8)
The relationship is obtained.

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×At×IA+環境光=Rs×IR+環境光
T×At×IA=Rs×IR
T×At=Rs×IR/IA・・式(9)
が導かれ、式(7)、(8)から下式
T×Ct×IC+環境光=Rs×IR+環境光
T×Ct×IC=Rs×IR
T×Ct=Rs×IR/IC・・式(10)
が導かれる。
また、距離関数At、Ctの比PACは、下式
AC=At/Ct・・式(11)
で定義されることから、式(9)、(10)から、距離関数の比PAC
AC=IC/IA・・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、光路係数At、Ctの比PAC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。また、第1検出用光源部12Aとの差動と、第3検出用光源部12Cとの差動とにおいて、参照用光源12Rのみが点灯したときの光検出部30の検出強度を異なる値に設定した場合でも、基本的には同様な原理が成り立つ。
Here, since the detection intensities of the light detection unit 30 at the time of the differential are equal, from the formulas (6) and (8), the following formula T × A t × I A + ambient light = R s × I R + ambient light T × A t × I A = R s × I R
T × A t = R s × I R / I A ... (9)
From the formulas (7) and (8), the following formula T × C t × I C + environment light = R s × I R + environment light T × C t × I C = R s × I R
T × C t = R s × I R / I C ... (10)
Is guided.
The distance function A t, the ratio P AC of C t is the formula P AC = A t / C t ·· formula (11)
Therefore, from the equations (9) and (10), the ratio P AC of the distance function is P AC = I C / I A ··· Equation (12)
It is expressed as In the formula (12), there is no term of ambient light and no term of reflectance of the target object Ob. Therefore, the ambient light and the reflectance of the target object Ob do not affect the ratio P AC between the optical path coefficients A t and C t . In addition, about said mathematical model, you may correct | amend in order to cancel the influence etc. of the detection light L2 which entered without reflecting with the target object Ob. Further, in the differential with the first detection light source unit 12A and the differential with the third detection light source unit 12C, the detection intensity of the light detection unit 30 when only the reference light source 12R is turned on has a different value. Even if it is set, basically the same principle holds.

ここで、検出用光源部12で用いた光源点光源であり、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検出用光源部12Aと対象物体Oとの離間距離P1と、第3検出用光源部12Cと対象物体Obとの離間距離P2との比は、下式
AC=(P1)2:(P2)2
により求められる。それ故、対象物体Obは、検出用光源部12Aと第2検出用光源部12Cとを結ぶ仮想線をP1:P2で分割した位置を通る等比線上に対象物体Obが存在することがわかる。
Here, it is the light source point light source used in the light source unit 12 for detection, and the light intensity at a certain point is inversely proportional to the square of the distance from the light source. Therefore, the ratio of the separation distance P1 between the first detection light source unit 12A and the target object O and the separation distance P2 between the third detection light source unit 12C and the target object Ob is expressed by the following formula: P AC = (P1) 2 : (P2) 2
It is calculated by. Therefore, it can be seen that the target object Ob exists on a contour line passing through a position obtained by dividing the virtual line connecting the detection light source unit 12A and the second detection light source unit 12C by P1: P2.

同様に、第2検出用光源部12Bと参照用光源12Rとの差動、および第4検出用光源部12Dと参照用光源12Rとの差動を利用して、第2検出用光源部12Bと対象物体Obとの距離と、第4検出用光源部12Dと対象物体Obとの距離の比を求めれば、第2検出用光源部12Bと第4検出用光源部12Dとを結ぶ仮想線を所定の比で分割した位置を通る等比線上に対象物体Obが存在することがわかる。それ故、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、上記の方法は、本形態で採用した原理を幾何学的に説明したものであり、実際には、得られたデータを用いて計算を行う。   Similarly, using the differential between the second detection light source unit 12B and the reference light source 12R and the differential between the fourth detection light source unit 12D and the reference light source 12R, the second detection light source unit 12B If the ratio of the distance between the target object Ob and the distance between the fourth detection light source unit 12D and the target object Ob is obtained, a virtual line connecting the second detection light source unit 12B and the fourth detection light source unit 12D is predetermined. It can be seen that the target object Ob exists on the contour line passing through the position divided by the ratio. Therefore, the X coordinate and Y coordinate of the target object Ob can be detected. Note that the above method is a geometric explanation of the principle employed in this embodiment, and actually, the calculation is performed using the obtained data.

(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10A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。
(Configuration Example of Position Detection Unit 50 for Differential)
FIG. 6 is an explanatory diagram showing processing contents and the like performed by the position detection unit in the optical position detection apparatus 10A of the device 1 with a position detection function according to Embodiment 1 of the present invention.

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を検出用光源部12に置き換えれば、図4を参照して説明した差動に適用することができる。   In carrying out the above-described differential operation, it is possible to employ a configuration in which a microprocessor unit (MPU) is used as the position detection unit 50 and processing is performed by executing predetermined software (operation program). Further, as will be described below with reference to FIG. 6, a configuration in which processing is performed by a signal processing unit using hardware such as a logic circuit may be employed. 6 shows the differential described with reference to FIG. 5. However, if the reference light source 12R is replaced with the detection light source 12, the differential described with reference to FIG. 4 is applied. be able to.

図6(a)に示すように、本形態の光学式位置検出装置10Aにおいて、光源駆動回路140は、可変抵抗111を介して第1検出用光源部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検出用光源部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検出用光源部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検出用光源部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。   As shown in FIG. 6A, in the optical position detection device 10A according to the present embodiment, the light source driving circuit 140 applies a driving pulse having a predetermined current value to the first light source unit 12A via the variable resistor 111. On the other hand, a drive pulse having a predetermined current value is applied to the reference light source 12R via the variable resistor 112 and the inverting circuit 113. For this reason, since the driving pulses having opposite phases are applied to the first detection light source unit 12A and the reference light source 12R, the first detection light source unit 12A and the reference light source 12R are alternately turned on. When the first detection light source unit 12A is turned on, the light reflected by the target object Ob in the detection light L2a is received by the light detection unit 30, and when the reference light source 12R is turned on, the reference light Lr is light. Light is received by the detector 30. In the light intensity signal generation circuit 150, a resistor 30r of about 1 kΩ is electrically connected in series to the light detection unit 30, and a bias voltage Vb is applied to both ends thereof.

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。
In the light intensity signal generation circuit 150, the position detection unit 50 is electrically connected to the connection point Q1 between the light detection unit 30 and the resistor 30r. The detection signal Vc output from the connection point Q1 between the light detection unit 30 and the resistor 30r is expressed by the following equation: Vc = V30 / (V30 + resistance value of the resistor 30r)
V30: represented by an equivalent resistance of the light detection unit 30. Therefore, when the environment light Lc is not incident on the light detection unit 30 and the environment light Lc is incident on the light detection unit 30, the environment light Lc is incident on the light detection unit 30. Increases the level and amplitude of the detection signal Vc.

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。   The position detection unit 50 generally includes a position detection signal extraction circuit 190, a position detection signal separation circuit 170, and a light emission intensity compensation command circuit 180. The position detection signal extraction circuit 190 includes a filter 192 composed of a capacitor of about 1 nF, and the filter 192 removes a DC component from the signal output from the connection point Q1 between the light detection unit 30 and the resistor 30r. Functions as a high-pass filter. Therefore, only the position detection signal Vd from the light detection unit 30 is extracted by the filter 192 from the detection signal Vc output from the connection point Q1 between the light detection unit 30 and the resistor 30r. That is, since the detection light L2a and the reference light Lr are modulated, the ambient light Lc can be considered to have a constant intensity within a certain period, and therefore, the low frequency component or direct current caused by the ambient light Lc. Ingredients are removed by filter 192.

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。   The position detection signal extraction circuit 190 has an adder circuit 193 provided with a feedback resistor 194 of about 220 kΩ at the subsequent stage of the filter 192. The position detection signal Vd extracted by the filter 192 is a bias voltage Vb. Is output to the position detection signal separation circuit 170 as a position detection signal Vs superimposed on a voltage V / 2 that is ½ of.

位置検出用信号分離回路170は、第1検出用光源部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検出用光源部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。   The position detection signal separation circuit 170 is electrically connected to the input lines of the switch 171, the comparator 172, and the comparator 172 that perform a switching operation in synchronization with the drive pulse applied to the first detection light source unit 12A. And a connected capacitor 173. For this reason, when the position detection signal Vs is input to the position detection signal separation circuit 170, the position detection signal separation circuit 170 sends the light emission intensity compensation command circuit 180 when the first detection light source unit 12A is turned on. The effective value Vea of the position detection signal Vs and the effective value Veb of the position detection signal Vs when the reference light source 12R is turned on are alternately output.

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検出用光源部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。   The light emission intensity compensation command circuit 180 compares the effective values Vea and Veb and performs the process shown in FIG. 6B, so that the effective value Vea of the position detection signal Vs and the effective value Veb of the position detection signal Vs are at the same level. The control signal Vf is output to the light source driving circuit 140 so that That is, the light emission intensity compensation command circuit 180 compares the effective value Vea of the position detection signal Vs with the effective value Veb of the position detection signal Vs, and maintains the current driving conditions when they are equal. On the other hand, when the effective value Vea of the position detection signal Vs is lower than the effective value Veb of the position detection signal Vs, the light emission intensity compensation command circuit 180 lowers the resistance value of the variable resistor 111 to reduce the first light source unit for detection. The amount of light emitted from 12A is increased. When the effective value Veb of the position detection signal Vs is lower than the effective value Vea of the position detection signal Vs, the light emission intensity compensation command circuit 180 decreases the resistance value of the variable resistor 112 to reduce the amount of light emitted from the reference light source 12R. Increase.

このようにして、光学式位置検出装置10A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検出用光源部12Aの点灯動作中および参照用光源12Rの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検出用光源部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検出用光源部12Aの点灯動作中と、参照用光源12Rの点灯動作中とにおいて光検出部30による検出量が同一となるような第1検出用光源部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。   In this manner, in the optical position detection apparatus 10A, the light detection unit during the lighting operation of the first detection light source unit 12A and the lighting operation of the reference light source 12R is performed by the light emission intensity compensation command circuit 180 of the position detection unit 50. Control amounts (drive currents) of the first detection light source unit 12A and the reference light source 12R are controlled so that the detection amounts by 30 are the same. Therefore, the emission intensity compensation command circuit 180 includes a first detection in which the detection amount by the light detection unit 30 is the same during the lighting operation of the first detection light source unit 12A and during the lighting operation of the reference light source 12R. There is information regarding the drive current for the light source unit 12A and the reference light source 12R, and such information is output to the position detection unit 50 as the position detection signal Vg.

同様な処理は、他の検出用光源部12(第2検出用光源部12B〜第4検出用光源部12D)と参照用光源12Rとの間でも行なわれる。   Similar processing is performed between the other light source units for detection 12 (second detection light source unit 12B to fourth light source unit 12D) and the reference light source 12R.

(Z座標の検出)
本形態の光学式位置検出装置10Aにおいて、第1検出用光源部12A〜第4検出用光源部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検出用光源部12A〜第4検出用光源部12Dの全て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、第1検出用光源部12A〜第4検出用光源部12Dを順次点灯させたときの光検出部30での検出値の合計値と、参照用光源12Rを点灯させたときの光検出部30での検出値の差や比に基づいて対象物体ObのZ座標を検出してもよい。
(Detection of Z coordinate)
In the optical position detection device 10A of the present embodiment, when the first detection light source unit 12A to the fourth detection light source unit 12D are turned on at the same time, the visual recognition surface 41 side (the detection space 10R) of the visual recognition surface component member 40 is visually recognized. A light intensity distribution for Z coordinate detection in which the intensity monotonously decreases in the normal direction to the surface 41 is formed. In such a Z coordinate detection light intensity distribution, the intensity decreases monotonously as the distance from the visual surface 41 of the visual surface component member 40 increases. Therefore, in the Z coordinate detection unit 53 of the position detection unit 50, the light detection unit 30 when the reference light source 12R and all of the first detection light source unit 12A to the fourth detection light source unit 12D are alternately turned on. The Z coordinate of the target object Ob can be detected based on the difference or ratio of the detected values at. Further, the total value of the detection values in the light detection unit 30 when the first detection light source unit 12A to the fourth detection light source unit 12D are sequentially turned on, and the light detection unit when the reference light source 12R is turned on. The Z coordinate of the target object Ob may be detected based on the difference or ratio of the detection values at 30.

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検出用光源部12A〜第4検出用光源部12Dの全てとを交互に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第1検出用光源部12A〜第4検出用光源部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。また、第1検出用光源部12A〜第4検出用光源部12Dを順次、参照用光源12Rと差動させたときの駆動電流値の合計値と、参照用光源12R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座標を検出してもよい。   In the Z coordinate detection unit 53 of the position detection unit 50, the light detection unit 30 turns on the reference light source 12R and the first detection light source unit 12A to the fourth detection light source unit 12D alternately. The Z coordinate of the target object Ob is determined based on the difference or ratio between the drive current for the reference light source 12R and the drive current for the first detection light source unit 12A to the fourth detection light source unit 12D. Can be detected. In addition, the difference between the total drive current value when the first detection light source unit 12A to the fourth detection light source unit 12D are sequentially differentiated from the reference light source 12R and the drive current for the reference light source 12R, The Z coordinate of the target object Ob may be detected based on the ratio.

(検出空間10Rの切り換え)
図7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10Aにおいて検出空間10Rのサイズを切り換える様子を示す説明図である。
(Switching of detection space 10R)
FIG. 7 is an explanatory diagram showing how the size of the detection space 10R is switched in the optical position detection device 10A of the device 1 with a position detection function according to Embodiment 1 of the present invention.

本形態の光学式位置検出装置10Aにおいて、第1検出用光源部12Aは、第1発光素子12A1〜第3発光素子12A3を備えており、光源駆動部14は、第1検出用光源部12Aにおいて、第1発光素子12A1のみを点灯させる第1モード、および第1発光素子12A1を含む複数の発光素子を点灯させる第2モードを実行可能である。同様に、第2検出用光源部12B〜第4検出用光源部12Dは、第1発光素子12B1、12C1、12D1〜第3発光素子12B3、12C3、12D3を備えており、光源駆動部14は、第1発光素子12B1〜12D1のみを点灯させる第1モード、および第1発光素子12B1〜12D1を含む複数の発光素子を点灯させる第2モードを実行可能である。 In the optical position detection device 10A of the present embodiment, the first detection light source unit 12A includes first to third light emitting elements 12A 1 to 12A 3 , and the light source driving unit 14 includes the first detection light source unit. In 12A, a first mode in which only the first light emitting element 12A 1 is turned on and a second mode in which a plurality of light emitting elements including the first light emitting element 12A 1 are turned on can be executed. Similarly, the second detection light source unit 12B to the fourth detection light source unit 12D include first light emitting elements 12B 1 , 12C 1 , 12D 1 to third light emitting elements 12B 3 , 12C 3 , 12D 3 , light source driving unit 14 is capable of executing a second mode for lighting the plurality of light emitting elements including a first light emitting element 12B 1 to 12d 1 only the first mode to turn on the, and the first light-emitting element 12B 1 to 12d 1 .

そこで、本形態では、対象物体Obが狭い範囲に存在することがわかっている場合には、第1モードを行い、検出空間10Rを狭い範囲に設定する。これに対して、対象物体Obが広い範囲に存在するような場合には、第2モードを行い、検出空間10Rを拡張する。ここで、光源駆動部14は、第1モードでは、複数の発光素子のうち、一部の発光素子を点灯させ、第2モードでは、第1モードで点灯する発光素子を含んで第1モードより多い発光素子を同時に点灯させる。ここで、第1モードで点灯する発光素子が1つである場合、第2モードでは第1モードで点灯する発光素子を含む2つ以上の発光素子を同時に点灯させる。   Therefore, in this embodiment, when it is known that the target object Ob exists in a narrow range, the first mode is performed, and the detection space 10R is set to a narrow range. On the other hand, when the target object Ob exists in a wide range, the second mode is performed to expand the detection space 10R. Here, in the first mode, the light source drive unit 14 turns on some of the light emitting elements, and in the second mode, includes the light emitting elements that are turned on in the first mode. Many light emitting elements are turned on simultaneously. Here, when there is one light emitting element that is turned on in the first mode, in the second mode, two or more light emitting elements including the light emitting element that is turned on in the first mode are turned on simultaneously.

より具体的には、第1検出用光源部12Aおよび第3検出用光源部12Cを用いて対象物体ObのX座標を検出する場合において、対象物体Obが狭い範囲に存在することがわかっているときには、図7(a)に示すように、光源駆動部14は、第1発光素子12A1、12C1のみを点灯させ、第1発光素子12A1、12C1から検出光L2として、検出光L2a1(L2a)、L2c1(L2c)を出射させる(第1モード)。この状態における検出空間10R(検出空間10R1)のX軸方向におけるサイズは、図7(a)に矢印XS1で示す大きさであり、検出空間10R(検出空間10R1)のZ軸方向におけるサイズは、図7(a)に矢印ZS1で示す大きさである。 More specifically, when detecting the X coordinate of the target object Ob using the first detection light source unit 12A and the third detection light source unit 12C, it is known that the target object Ob exists in a narrow range. sometimes, as shown in FIG. 7 (a), the light source driver 14, the first light emitting element 12A 1, 12C 1 only is lit, as the detection light L2 from the first light emitting element 12A 1, 12C 1, the detection light L2a 1 (L2a) and L2c 1 (L2c) are emitted (first mode). The size of the detection space 10R (detection space 10R 1 ) in this state in the X-axis direction is the size indicated by the arrow XS 1 in FIG. 7A, and the detection space 10R (detection space 10R 1 ) in the Z-axis direction. The size is the size indicated by the arrow ZS 1 in FIG.

次に、対象物体Obがやや広い範囲に存在する可能性がある場合、図7(b)に示すように、光源駆動部14は、第1発光素子12A1、12C1および第2発光素子12A2、12C2を点灯させる(第2モード)。その結果、第1発光素子12A1、12C1は検出光L2a1、L2c1を出射し、第2発光素子12A2、12C2は検出光L2a2、L2c2を出射する。かかる検出光L2a1、L2a2は、連続した一体の検出光L2aとして出射され、検出光L2c1、L2c2は、連続した一体の検出光L2cとして出射される。この状態における検出空間10R(検出空間10R2)のX軸方向におけるサイズは、図7(b)に矢印XS2で示す範囲まで連続して拡張され、検出空間10R(検出空間10R2)のZ軸方向におけるサイズは、図7(b)に矢印ZS2で示す範囲まで拡張される。その際、光源駆動部14は、第2発光素子12A2、12C2からの検出光L2の出射強度を第1発光素子12A1、12C1からの検出光L2の出射強度より大とする。このため、検出空間10Rを拡張する前後において、検出空間10Rにおける光強度分布等に大きな変化が発生しない。なお、第2検出用光源部12Bおよび第4検出用光源部12Dでも、同様な切り換えを行なえば、検出空間10RをY軸方向に拡張することができる。 Next, when there is a possibility that the target object Ob exists in a slightly wide range, as illustrated in FIG. 7B, the light source driving unit 14 includes the first light emitting elements 12A 1 and 12C 1 and the second light emitting element 12A. 2 and 12C 2 are turned on (second mode). As a result, the first light emitting element 12A 1, 12C 1 emits a detection light L2a 1, L2c 1, the second light emitting element 12A 2, 12C 2 emits the detection light L2a 2, L2c 2. The detection lights L2a 1 and L2a 2 are emitted as a continuous integral detection light L2a, and the detection lights L2c 1 and L2c 2 are emitted as a continuous integral detection light L2c. The size in the X-axis direction of the detection space 10R (detection space 10R 2 ) in this state is continuously expanded to the range indicated by the arrow XS 2 in FIG. 7B, and the Z of the detection space 10R (detection space 10R 2 ) is expanded. The size in the axial direction is expanded to the range indicated by the arrow ZS 2 in FIG. At that time, the light source driving unit 14 sets the emission intensity of the detection light L2 from the second light emitting elements 12A 2 and 12C 2 to be larger than the emission intensity of the detection light L2 from the first light emitting elements 12A 1 and 12C 1 . For this reason, before and after expanding the detection space 10R, a large change in the light intensity distribution or the like in the detection space 10R does not occur. In the second detection light source unit 12B and the fourth detection light source unit 12D, the detection space 10R can be expanded in the Y-axis direction by performing similar switching.

次に、対象物体Obがさらに広い範囲に存在する可能性がある場合、図7(c)に示すように、光源駆動部14は、第1発光素子12A1、12C1、第2発光素子12A2、12C2、および第3発光素子12A3、12C3を点灯させる(第2モード)。その結果、第1発光素子12A1、12C1は検出光L2a1、L2c1を出射し、第2発光素子12A2、12C2は検出光L2a2、L2c2を出射し、第3発光素子12A3、12C3は検出光L2a3、L2c3を出射する。かかる検出光L2a1、L2a2、L2a3は、連続した一体の検出光L2aとして出射され、検出光L2c1、L2c2、L2c3は、連続した一体の検出光L2cとして出射される。この状態における検出空間10R(検出空間10R3)のX軸方向におけるサイズは、図7(c)に矢印XS3で示す範囲まで拡張され、検出空間10R(検出空間10R3)のZ軸方向におけるサイズは、図7(c)に矢印ZS3で示す範囲まで拡張される。その際、光源駆動部14は、第2発光素子12A2、12C2からの検出光L2の出射強度を第1発光素子12A1、12C1からの検出光L2の出射強度より大とし、第3発光素子12A3、12C3からの検出光L2の出射強度を第2発光素子12A2、12C2からの検出光L2の出射強度より大とする。このため、検出空間10Rを拡張する前後において、検出空間10Rにおける光強度分布等に大きな変化が発生しない。なお、第2検出用光源部12Bおよび第4検出用光源部12Dでも、同様な切り換えを行なえば、検出空間10RをY軸方向に拡張することができる。 Next, when there is a possibility that the target object Ob exists in a wider range, as illustrated in FIG. 7C, the light source driving unit 14 includes the first light emitting elements 12A 1 , 12C 1 , and the second light emitting element 12A. 2 , 12C 2 and the third light emitting elements 12A 3 , 12C 3 are turned on (second mode). As a result, the first light emitting element 12A 1, 12C 1 emits a detection light L2a 1, L2c 1, the second light emitting element 12A 2, 12C 2 emits a detection light L2a 2, L2c 2, third light emitting element 12A 3 and 12C 3 emit detection lights L2a 3 and L2c 3 . The detection lights L2a 1 , L2a 2 and L2a 3 are emitted as a continuous integral detection light L2a, and the detection lights L2c 1 , L2c 2 and L2c 3 are emitted as a continuous integral detection light L2c. The size in the X-axis direction of the detection space 10R (detection space 10R 3 ) in this state is expanded to the range indicated by the arrow XS 3 in FIG. 7C, and the detection space 10R (detection space 10R 3 ) in the Z-axis direction. The size is expanded to the range indicated by the arrow ZS 3 in FIG. At this time, the light source driving unit 14 sets the emission intensity of the detection light L2 from the second light emitting elements 12A 2 and 12C 2 to be larger than the emission intensity of the detection light L2 from the first light emitting elements 12A 1 and 12C 1 , The emission intensity of the detection light L2 from the light emitting elements 12A 3 and 12C 3 is made larger than the emission intensity of the detection light L2 from the second light emission elements 12A 2 and 12C 2 . For this reason, before and after expanding the detection space 10R, a large change in the light intensity distribution or the like in the detection space 10R does not occur. In the second detection light source unit 12B and the fourth detection light source unit 12D, the detection space 10R can be expanded in the Y-axis direction by performing similar switching.

(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10Aでは、光源駆動部14は、複数の検出用光源部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つの検出用光源部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の位置を検出することができる。
(Main effects of this form)
As described above, in the optical position detection device 10A of the device 1 with a position detection function of the present embodiment, the light source driving unit 14 sequentially turns on the plurality of light source units 12 for detection, and during that time, the light detection unit 30 The detection light L3 reflected by the target object Ob is received. Therefore, if the detection result of the light detection unit 30 is used directly or the drive current when the two detection light source units 12 are differentiated via the light detection unit 30 is used, the position detection unit 50 can detect the target object Ob. Can be detected.

ここで、第1検出用光源部12A〜第4検出用光源部12Dは、第1発光素子12A1、12B1、12C1、12D1〜第3発光素子12A3、12B3、12C3、12D3を備えており、光源駆動部14は、第1発光素子12A1〜12D1のみを点灯させる第1モード、および第1発光素子12A1〜12D1を含む複数の発光素子を点灯させる第2モードを実行可能である。また、第1検出用光源部12A〜第4検出用光源部12Dの各々において、発光素子の中心光軸は並列しており、第1発光素子12A1、12B1、12C1、12D1、第2発光素子12A2、12B2、12C2、12D2、および第3発光素子12A3、12B3、12C3、12D3は、この順に検出空間10Rの内側から外側に中心光軸を向けている。このため、対象物体Obの検出空間10Rを広く設定する場合には、点灯する発光素子の数を増やして出射空間を広げる一方、対象物体Obの検出空間10Rを狭く設定する場合には、点灯する発光素子の数を減らして出射空間を狭めることができる。従って、光源を点灯させる電力を無駄に消費することがないので、消費電力の削減を図ることができる。特に本形態では、光源駆動部14は、複数の発光素子のうち、1つの発光素子を点灯させる第1モードを実行可能であるため、検出空間10Rを最小限まで狭めることができるので、光源を点灯させるのに消費する電力を大幅に削減することができる。また、検出光L2の出射空間(検出空間10R)が可変であるため、特定の狭い空間内の対象物体Obのみを検出することもできる。 Here, the first detection light source unit 12A to the fourth detection light source unit 12D include the first light emitting elements 12A 1 , 12B 1 , 12C 1 , 12D 1 to the third light emitting elements 12A 3 , 12B 3 , 12C 3 , 12D. 3 , the light source drive unit 14 is a first mode in which only the first light emitting elements 12A 1 to 12D 1 are turned on, and a second mode in which a plurality of light emitting elements including the first light emitting elements 12A 1 to 12D 1 are turned on. The mode can be executed. In each of the first detection light source unit 12A to the fourth detection light source unit 12D, the central optical axes of the light emitting elements are arranged in parallel, and the first light emitting elements 12A 1 , 12B 1 , 12C 1 , 12D 1 , The two light emitting elements 12A 2 , 12B 2 , 12C 2 , 12D 2 , and the third light emitting elements 12A 3 , 12B 3 , 12C 3 , 12D 3 have the central optical axis directed from the inside to the outside of the detection space 10R in this order. . Therefore, when the detection space 10R of the target object Ob is set wide, the number of light emitting elements to be lit is increased to widen the emission space, while when the detection space 10R of the target object Ob is set narrow, the light is turned on. The number of light emitting elements can be reduced to narrow the emission space. Therefore, power for turning on the light source is not wasted, and power consumption can be reduced. In particular, in the present embodiment, the light source driving unit 14 can execute the first mode in which one of the plurality of light emitting elements is lit, so that the detection space 10R can be reduced to the minimum. The power consumed for lighting can be greatly reduced. Moreover, since the emission space (detection space 10R) of the detection light L2 is variable, it is possible to detect only the target object Ob in a specific narrow space.

また、本形態では、2つの検出用光源部12での差動、あるいは検出用光源部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10A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10Aを各種機器に用いることができる。   Further, in this embodiment, since the differential between the two detection light source units 12 or the differential between the detection light source unit 12 and the reference light source 12R is used, the influence of ambient light or the like is automatically corrected. can do. Furthermore, since the detection light L2 is infrared light, it is not visually recognized. Therefore, the optical position detection device 10A can be used for various devices, for example, when the optical position detection device 10A of this embodiment is applied to a display device, the display is not hindered.

[実施の形態1に係る位置検出機能付き機器1の具体例1]
図8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。
[Specific Example 1 of Device 1 with Position Detection Function According to Embodiment 1]
With reference to FIG. 8, an example in which the direct-view image generating device is used as the viewing surface constituent member 40 of the device 1 with position detection function and the device 1 with position detection function is configured as a direct-view display device with position detection function will be described. To do.

図8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の具体例1(位置検出機能付き直視型表示装置)の分解斜視図である。なお、本形態の位置検出機能付き機器1(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10Aの構成は、図1〜図7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。   FIG. 8 is an exploded perspective view of a specific example 1 (a direct-view display device with a position detection function) of the device 1 with a position detection function according to the first embodiment of the present invention. In addition, in the apparatus 1 with a position detection function (direct-view display device with a position detection function) of this embodiment, the configuration of the optical position detection apparatus 10A is the same as the configuration described with reference to FIGS. Common parts are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

図8に示す位置検出機能付き直視型表示装置100(位置検出機能付き機器1)は、図1〜図7を参照して説明した光学式位置検出装置10Aと、画像生成装置としての液晶装置109(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109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10A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、複数の検出用光源部12(第1検出用光源部12A〜第4検出用光源部12D)と、参照用光源12Rとを備えている。液晶装置109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。   A direct-view display device 100 with position detection function (device 1 with position detection function) shown in FIG. 8 includes an optical position detection device 10A described with reference to FIGS. 1 to 7 and a liquid crystal device 109 as an image generation device. (A direct-view display device / viewing surface constituting member 40), and a viewing surface 41 on which information is visually recognized is constituted by one surface of the liquid crystal device 109. Also in this embodiment, the optical position detection device 10A detects the position detection light source device 11 that emits the detection light L2 to the detection space 10R that detects the position of the target object Ob, and the detection light L3 reflected by the target object Ob. The light source device 11 includes a plurality of detection light source units 12 (first detection light source unit 12A to fourth detection light source unit 12D) and a reference light source 12R. ing. The liquid crystal device 109 includes an image display area 20R on the viewing surface 41, and the image display area 20R overlaps the detection space 10R when viewed from the Z-axis direction.

液晶装置109は、光源装置11に対して検出光L2の出射側に液晶パネル109aを備えている。液晶パネル109a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109a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109a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109a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。   The liquid crystal device 109 includes a liquid crystal panel 109a on the emission side of the detection light L2 with respect to the light source device 11. The liquid crystal panel 109a is a transmissive liquid crystal panel, and has a structure in which two translucent substrates 21 and 22 are bonded together with a sealing material and a liquid crystal layer is filled between the substrates. The liquid crystal panel 109a is an active matrix type liquid crystal panel, and on one side of the two translucent substrates 21 and 22, there are translucent pixel electrodes, data lines, scanning lines, and pixel switching elements (not shown). A translucent common electrode (not shown) is formed on the other side. Note that the pixel electrode and the common electrode may be formed on the same substrate. In the liquid crystal panel 109a, when a scanning signal is output to each pixel via a scanning line and an image signal is output via a data line, the orientation of the liquid crystal layer is controlled in each of the plurality of pixels. An image is formed in the image display area 20R. In the liquid crystal panel 109a, one translucent substrate 21 is provided with a substrate overhanging portion 21t that projects from the outer shape of the other translucent substrate 22 to the periphery. An electronic component 25 constituting a drive circuit or the like is mounted on the surface of the substrate overhanging portion 21t. In addition, a wiring member 26 such as a flexible wiring board (FPC) is connected to the board protruding portion 21t. Note that only the wiring member 26 may be mounted on the substrate overhanging portion 21t.

液晶パネル109a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。   In the liquid crystal panel 109a, a first polarizing plate 188 is placed on the side where the light source device 11 is located (incident side of the detection light L2), and is opposite to the side where the light source device 11 is located (the emission of the detection light L2). The second polarizing plate 189 is disposed on the side).

このように構成した液晶装置109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109a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109a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。   In the liquid crystal device 109 configured as described above, in order to detect the position of the target object Ob, it is necessary to emit the detection light L2 to the detection space 10R where the target object Ob is located. The liquid crystal panel 109a is disposed on the detection space 10R side with respect to the light intensity distribution converting liquid crystal device 16. Therefore, in the liquid crystal panel 109a, the image display region 20R is configured to transmit the detection light L2.

液晶装置109は、液晶パネル109a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。   The liquid crystal device 109 includes an illumination device 70 for illuminating the liquid crystal panel 109a. In the present embodiment, the illumination device 70 is arranged on the emission side of the detection light L2 from the light source device 11. The illumination device 70 includes an illumination light source 71 and an illumination light guide plate 73 that emits the illumination light emitted from the illumination light source 71 while propagating the illumination light. The illumination light guide plate 73 has a rectangular planar shape. It has. The illumination light source 71 is composed of a light emitting element such as an LED (light emitting diode), for example, and emits, for example, white illumination light L4 in accordance with a drive signal output from a drive circuit (not shown). In this embodiment, a plurality of illumination light sources 71 are arranged along the side portion 73 a of the illumination light guide plate 73.

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。   In such an illuminating device 70, the illumination light emitted from the illumination light source 71 enters the illumination light guide plate 73 from the side portion 73 a of the illumination light guide plate 73, and then the inside of the illumination light guide plate 73 on the opposite side. It propagates toward the outer edge portion 73b of the light and is emitted from the light emitting portion 73s which is one surface. Here, the light guide plate 73 for illumination has a light guide structure in which the light amount ratio of the emitted light from the light emitting portion 73s to the internally propagated light monotonously increases from the side portion 73a side to the opposite outer edge portion 73b. ing. Such a light guide structure includes, for example, the area of the light-reflecting surface 73s of the illumination light-guiding plate 73 or the fine concavo-convex refracting surface formed on the back surface 73t for light deflection or light scattering, and the printed scattering layer. This is realized by gradually increasing the formation density and the like toward the internal propagation direction. By providing such a light guide structure, the illumination light L4 incident from the side portion 73a is emitted substantially uniformly from the light emitting portion 73s.

液晶装置16において、照明装置70と液晶パネル109a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。   In the liquid crystal device 16, an optical sheet 60 is disposed between the illumination device 70 and the liquid crystal panel 109a. In this embodiment, as the optical sheet 60, a first prism sheet 61, a second prism sheet 62, and a light scattering plate 63 are laminated in order. The optical sheet 60 is provided with a light shielding sheet 67 having a rectangular frame shape, and the light shielding sheet 67 prevents the detection light L2 from leaking.

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、検出用光源部12は、液晶装置109(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109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109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。その際、検出空間10RのX軸方向およびY軸方向のサイズを切り換えれば、対象物体Ob(指先等)による入力範囲を変更することができる。また、検出空間10RのZ軸方向のサイズを切り換えれば、対象物体Obが視認面41に接している場合の検出と、対象物体Obが視認面41から離間している場合の検出とを別々に行なうことができる。   In the direct-view display device 100 with the position detection function configured as described above, the detection light source unit 12 is positioned on the viewing surface 41 side from the side opposite to the viewing surface 41 side in the liquid crystal device 109 (viewing surface constituting member 40). The detection light L2 is emitted to the detection space 10R, and the light detection unit 30 detects the detection light L3 reflected by the target object Ob and transmitted through the liquid crystal device 109. Accordingly, since the direct-view display device 100 with a position detection function can detect the position of the target object Ob, when an image displayed on the liquid crystal device 109 is instructed by the target object Ob such as a fingertip, predetermined information input is performed. Can be done. At this time, if the size of the detection space 10R in the X-axis direction and the Y-axis direction is switched, the input range by the target object Ob (such as a fingertip) can be changed. Further, if the size of the detection space 10R in the Z-axis direction is switched, detection when the target object Ob is in contact with the viewing surface 41 and detection when the target object Ob is separated from the viewing surface 41 are separately performed. Can be done.

[実施の形態1の位置検出機能付き機器1の具体例2]
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。
[Specific Example 2 of Device 1 with Position Detection Function of Embodiment 1]
With reference to FIG. 9, an example will be described in which a screen is used as the viewing surface constituting member 40 of the device 1 with a position detection function, and the device 1 with a position detection function is configured as a screen device with a position detection function.

図9は、本発明の実施の形態1の位置検出機能付き機器1の具体例2(位置検出機能付きスクリーン装置)の説明図であり、図9(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機器1(位置検出機能付きスクリーン装置)において、本形態の位置検出機能付き機器1(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10Aの構成は、図1〜図7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。   FIG. 9 is an explanatory diagram of a specific example 2 (screen device with a position detection function) of the device 1 with a position detection function according to the first embodiment of the present invention, and FIGS. 9 (a) and 9 (b) illustrate the position detection function. It is explanatory drawing which shows a mode that the attached screen apparatus was seen from diagonally upward, and explanatory drawing which shows a mode that it saw from the horizontal direction. In addition, in the apparatus 1 with a position detection function (screen apparatus with a position detection function) of this embodiment, in the apparatus 1 with a position detection function (screen apparatus with a position detection function) of this embodiment, the configuration of the optical position detection apparatus 10A is: Since it is the same as the structure demonstrated with reference to FIGS. 1-7, about the common part, the same code | symbol is attached | subjected and those description is abbreviate | omitted.

図9(a)、(b)に示す位置検出機能付きスクリーン装置8(位置検出機能付き機器1)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7を参照して説明した光学式位置検出装置10A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。   A screen device 8 with a position detection function (device 1 with a position detection function) shown in FIGS. 9A and 9B is an image projection apparatus 250 (image generation apparatus) called a liquid crystal projector or a digital micromirror device. The screen 80 (viewing surface constituent member 40) on which an image is projected and the optical position detection device 10A described with reference to FIGS. 1 to 7 are provided. The image display light Pi is enlarged and projected from the projection lens system 210 provided in the unit 241 toward the screen device 8. Therefore, in the screen device 8 with a position detection function, the screen surface 8a onto which an image is projected on the screen 80 constitutes a viewing surface 41 on which information is visually recognized.

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10A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、複数の検出用光源部12(第1検出用光源部12A〜第4検出用光源部12D)と、参照用光源12Rとを備えている。このため、検出用光源部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。   In the screen device 8 with a position detection function, the optical position detection device 10A includes a light source device 11 for position detection that emits detection light L2 on the back surface 8b side of the screen 80, and detection light reflected by the target object Ob. The light source device 11 includes a plurality of light source units for detection 12 (first detection light source unit 12A to fourth light source unit 12D) and a reference light source 12R. It has. For this reason, the light source unit for detection 12 emits the detection light L2 to the detection space 10R set on the viewing surface 41 side from the side opposite to the viewing surface 41 side in the screen 80 (viewing surface constituting member 40). . The light detection unit 30 detects the detection light L3 that has been reflected by the target object Ob and transmitted through the screen 80. Accordingly, the screen 80 having a light-transmitting property with respect to the detection light L2 is used. More specifically, the screen 80 is composed of a fabric having a white paint applied to the screen surface 8a side or a white screen made of an embossed white vinyl material, and is transparent to the detection light L2 made of infrared light. As the screen 80 having light, a silver screen made of high silver to increase the reflectance of light, a pearl whose resin surface is processed on the fabric surface constituting the screen surface 8a to increase the reflectance of light. A piece screen in which a fine glass powder is applied to the screen and the screen surface 8a side to increase the reflectance of light can be used. In such a case, the screen 80 can detect the detection light L2 made of infrared light. It has translucency. The screen 80 may be provided with a black light-shielding layer on the back surface 8b for the purpose of improving the quality of the displayed image. In such a case, the light-shielding layer has a light-transmitting portion made of a hole. A plurality of are formed.

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250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。その際、検出空間10RのX軸方向およびY軸方向のサイズを切り換えれば、対象物体Ob(指先等)による入力範囲を変更することができる。また、検出空間10RのZ軸方向のサイズを切り換えれば、対象物体Obがスクリーン80(視認面41)に接している場合の検出と、対象物体Obがスクリーン80から離間している場合の検出とを別々に行なうことができる。   In the screen device 8 with the position detection function configured as described above, the detection space 10R is a rectangular region when viewed from the normal direction with respect to the screen device 8, and an area in which an image is projected by the image projection device 250 on the screen device 8. It overlaps with (image display area 20R). For this reason, in the screen device 8 with a position detection function of the present embodiment, for example, if the target object Ob such as a fingertip is brought close to a part of the image projected on the screen 80, the position of the target object Ob is switched. It can be used as input information such as instructions. At this time, if the size of the detection space 10R in the X-axis direction and the Y-axis direction is switched, the input range by the target object Ob (such as a fingertip) can be changed. If the size of the detection space 10R in the Z-axis direction is switched, detection when the target object Ob is in contact with the screen 80 (viewing surface 41) and detection when the target object Ob is separated from the screen 80 are detected. Can be done separately.

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10A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。   In the present embodiment, the screen device for a projection display device on which an image is projected from the image projection device 250 has been described as the screen device 8 with a position detection function. However, the optical position detection device 10A is used on a screen for an electronic blackboard. May be provided to constitute a screen device with a position detection function for an electronic blackboard.

[実施の形態1に係る位置検出機能付き機器1の具体例3]
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、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。
[Specific Example 3 of Device 1 with Position Detection Function According to Embodiment 1]
Referring to FIG. 10, the device 1 with a position detection function is configured as a window with a position detection function by using a translucent member that covers exhibits as information as the viewing surface constituting member 40 of the device 1 with a position detection function. An example will be described.

図10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の具体例3(位置検出機能付きウインドウ)の説明図であり、図10(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機器1(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10Aの構成は、図1〜図7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。   FIG. 10 is an explanatory diagram of specific example 3 (window with position detection function) of the device 1 with position detection function according to the first embodiment of the present invention, and FIGS. 10 (a) and 10 (b) illustrate the position detection function. It is explanatory drawing which shows a mode that an attached window was seen from the outer side (viewing surface side), and explanatory drawing which shows the cross section typically. In addition, in the apparatus 1 with a position detection function (window with a position detection function) of this form, since the structure of 10 A of optical position detection apparatuses is the same as that of the structure demonstrated with reference to FIGS. 1-7, it is common. Parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

図10(a)、(b)に示す位置検出機能付きウインドウ400(位置検出機能付き機器1)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エータ(図示せず)に保持されている。   A window 400 with a position detection function (device 1 with a position detection function) shown in FIGS. 10A and 10B includes a translucent member 440 (viewing surface constituent member 40) that covers an exhibit 450 as information. The viewing surface (viewing surface 41) of the exhibit 450 is constituted by the outer surface 441 of the translucent member 440. In the window 400 with a position detection function, the exhibit 450 is held by an actuator (not shown) that causes the exhibit 450 to perform operations such as advancing and turning.

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7を参照して説明した光学式位置検出装置10A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部12(第1検出用光源部12A〜第4検出用光源部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。   The window 400 with a position detection function includes the light source device 11 and the light detection unit 30 of the optical position detection device 10 </ b> A described with reference to FIGS. 1 to 7 on the inner surface 442 side of the translucent member 440. The plurality of detection light source units 12 (first detection light source unit 12A to fourth detection light source unit 12D) of the light source device 11 detect light from the inner side of the translucent member 440 toward the outer surface 441 (viewing surface 41). L2 is emitted. Further, the light detection unit 30 detects the detection light L3 that has been reflected by the target object Ob and transmitted through the light transmitting member 440.

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10A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。その際、検出空間10RのX軸方向およびY軸方向のサイズを切り換えれば、対象物体Ob(指先等)による入力範囲を変更することができる。また、検出空間10RのZ軸方向のサイズを切り換えれば、対象物体Obが透光部材440の外面441(視認面41)に接している場合の検出と、対象物体Obが透光部材440の外面441から離間している場合の検出とを別々に行なうことができる。   In the window 400 with a position detection function configured as described above, a detection space 10R of the optical position detection device 10A is set on the outer surface 441 side of the translucent member 440. Therefore, when the target object Ob such as a fingertip is brought close to the detection space 10R, the position of the target object Ob can be used as input information such as an instruction to switch the direction of the exhibit 450. For example, if the position of the target object Ob such as a fingertip is shifted downward, the display object 450 is moved closer to the translucent member 440, and if the position of the target object Ob such as the fingertip is shifted to the right side, the display object 450 is moved. The direction of the exhibit 450 can be changed, such as turning clockwise. At this time, if the size of the detection space 10R in the X-axis direction and the Y-axis direction is switched, the input range by the target object Ob (such as a fingertip) can be changed. Further, if the size of the detection space 10R in the Z-axis direction is switched, the detection when the target object Ob is in contact with the outer surface 441 (viewing surface 41) of the translucent member 440 and the target object Ob of the translucent member 440 are detected. Detection in the case of being separated from the outer surface 441 can be performed separately.

[実施の形態1に係る位置検出機能付き機器1の具体例4]
図11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。
[Specific Example 4 of Device 1 with Position Detection Function According to Embodiment 1]
Referring to FIG. 11, as the viewing surface constituting member 40 of the device 1 with a position detection function, a base that supports a game medium in an amusement device such as a pachinko machine is used, and the amusement device is configured as an amusement device with a position detection function. An example will be described.

図11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の具体例4(位置検出機能付きアミューズメント機器)の説明図であり、図11(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機器1(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10Aの構成は、図1〜図7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。   FIG. 11 is an explanatory diagram of a specific example 4 (amusement device with a position detection function) of the device 1 with a position detection function according to the first embodiment of the present invention, and FIGS. It is explanatory drawing which shows a mode that the amusement apparatus with a function was seen from the front (viewing surface side), and explanatory drawing which shows the cross section typically. In addition, in the apparatus 1 with a position detection function (amusement apparatus with a position detection function) of this embodiment, the configuration of the optical position detection device 10A is the same as the configuration described with reference to FIGS. The same reference numerals are assigned to the parts to be described, and the description thereof is omitted.

図11(a)、(b)に示す位置検出機能付きアミューズメント機器500(位置検出機能付き機器1)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510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。   The amusement device 500 with position detection function (device 1 with position detection function) shown in FIGS. 11A and 11B is a plate-like base 520 (viewing surface constituting member 40) that supports a game medium 501 such as a pachinko ball. , An outer frame 510 for holding the base 520, a handle 570 for setting a position for feeding the game medium 510 onto the base 520, a tray 560 for receiving the game medium 501, and the like. The surface 521 (viewing surface 41) of the base 520 is covered with a glass plate 530. On the surface 521 of the base 520, the guide rail 525 with respect to the game medium 501 and the movement of the game medium 501 are inside the glass plate 530. Are provided, nails 528 for changing the game, winning openings 580, 590, and the like. In addition, on the surface 521 of the base 520, a liquid crystal device 540 that displays a result of a lottery performed each time the game medium 501 enters the winning opening 580 is provided inside the glass plate 530.

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7を参照して説明した光学式位置検出装置10A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部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。   In such an amusement device 500 with a position detection function, the light source device 11 and the light detection unit 30 of the optical position detection device 10 </ b> A described with reference to FIGS. 1 to 7 are provided on the back surface 522 of the base 520. The plurality of detection light source units 12 of the light source device 11 emit detection light L2 from the back surface 522 side of the base 520 to the detection space 10R set on the front surface 452 (viewing surface 41) side. Further, the light detection unit 30 detects the detection light L3 that has been reflected by the target object Ob and transmitted through the light transmitting member 440.

このように光学式位置検出装置10Aを配置するにあたって、本形態では、液晶装置540が、図8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。   In arranging the optical position detection device 10A in this way, in this embodiment, the liquid crystal device 540 is configured as the direct-view display device 100 with a position detection function described with reference to FIG. That is, the light source device 11 and the light detection unit 30 are provided on the back side of the liquid crystal device 540. For this reason, in the amusement device 500 with a position detection function of this embodiment, the detection space 10R is set in a region overlapping the liquid crystal device 540 on the surface 452 side (viewing surface 41 side) of the base 520. In this embodiment, the outer surface side of the glass plate 530 is set as the detection space 10R, and the position of the target object Ob located in the detection space 10R is detected.

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。その際、検出空間10RのX軸方向およびY軸方向のサイズを切り換えれば、指先(対象物体Ob)による入力範囲を変更することができる。また、検出空間10RのZ軸方向のサイズを切り換えれば、遊技者の指先(対象物体Ob)がガラス板530に接している場合の検出と、遊技者の指先(対象物体Ob)がガラス板530から離間している場合の検出とを別々に行なうことができる。   For this reason, if the player brings the target object Ob such as a fingertip close to the detection space 10R in accordance with the content displayed on the liquid crystal device 540 or the game, the position of the target object Ob is displayed on the liquid crystal device 540. It can be used as input information such as an instruction to switch displayed contents. At this time, if the sizes of the detection space 10R in the X-axis direction and the Y-axis direction are switched, the input range by the fingertip (target object Ob) can be changed. Further, if the size of the detection space 10R in the Z-axis direction is switched, the detection when the player's fingertip (target object Ob) is in contact with the glass plate 530 and the player's fingertip (target object Ob) are detected by the glass plate. Detection when separated from 530 can be performed separately.

[実施の形態1に係る位置検出機能付き機器1の具体例4の変形例]
図12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12(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10Aの構成は、図1〜図7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。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11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。
[Modification of Specific Example 4 of Device 1 with Position Detection Function According to Embodiment 1]
FIG. 12 is an explanatory diagram of another amusement device with position detection function (device 1 with position detection function) to which the present invention is applied, and FIGS. 12A and 12B are front views of the amusement device with position detection function. It is explanatory drawing which shows a mode seen from the (viewing surface side), and explanatory drawing which shows the cross section typically. In addition, in the amusement device with a position detection function of this embodiment, the configuration of the optical position detection device 10A is the same as the configuration described with reference to FIGS. A description thereof will be omitted. Moreover, since the amusement device with a position detection function of this embodiment is the same as the configuration described with reference to FIG. 11, common portions are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

図12(a)、(b)に示す位置検出機能付きアミューズメント機器500(位置検出機能付き機器1)も、図12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7を参照して説明した光学式位置検出装置10A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部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。   The amusement device 500 with position detection function (device 1 with position detection function) shown in FIGS. 12A and 12B also supports a game medium 501 made of a pachinko ball, similar to the configuration described with reference to FIG. The light source device 11 and the light detection unit 30 of the optical position detection device 10 </ b> A described with reference to FIGS. 1 to 7 are provided on the back surface 522 of the base 520 (viewing surface constituent member 40). The plurality of detection light source units 12 emit detection light L2 from the back surface 522 side of the base 520 to the front surface 452 (viewing surface 41) side. Further, the light detection unit 30 detects the detection light L3 that has been reflected by the target object Ob and transmitted through the light transmitting member 440.

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500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。   In this embodiment, the entire substrate 520 including the liquid crystal device 540 can transmit the detection light L2 made of infrared light. Therefore, in this embodiment, the light source device 11 and the light detection unit 30 are provided using the entire back surface 522 of the base 520. For this reason, in the amusement device 500 with a position detection function of the present embodiment, the detection space 10R is set in the entire region overlapping the base 500 in the surface 452 side (the viewing surface 41 side) of the base 520. In this embodiment, the detection space 10R is set on the outer surface side of the glass plate 530.

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、かかる指定個所を、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。その際、検出空間10RのX軸方向およびY軸方向のサイズを切り換えれば、指先(対象物体Ob)による入力範囲を変更することができる。また、検出空間10RのZ軸方向のサイズを切り換えれば、遊技者の指先(対象物体Ob)がガラス板530に接している場合の検出と、遊技者の指先(対象物体Ob)がガラス板530から離間している場合の検出とを別々に行なうことができる。さらに、検出空間10RのZ軸方向のサイズをガラス板530の内側まで狭めれば、遊技媒体501を対象物体Obとして、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、検出用光源部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。   For this reason, if the player brings the target object Ob such as a fingertip close to the detection space 10R in accordance with the content displayed on the liquid crystal device 540 or the game, the position of the target object Ob is displayed on the liquid crystal device 540. It can be used as input information such as an instruction to switch displayed contents. Further, instead of operating the handle 570, if the target object Ob such as a fingertip is brought close to one of the upper sides of the base 520, the strength at the time of sending the game medium 501 onto the base 520 is specified. It can be used as input information such as an instruction to perform. At this time, if the sizes of the detection space 10R in the X-axis direction and the Y-axis direction are switched, the input range by the fingertip (target object Ob) can be changed. Further, if the size of the detection space 10R in the Z-axis direction is switched, the detection when the player's fingertip (target object Ob) is in contact with the glass plate 530 and the player's fingertip (target object Ob) are detected by the glass plate. Detection when separated from 530 can be performed separately. Furthermore, if the size of the detection space 10R in the Z-axis direction is narrowed to the inside of the glass plate 530, the number of game media 501 passing for each region of the base 520 can be detected using the game media 501 as the target object Ob. it can. It should be noted that only a portion of the substrate 520 where the light source unit for detection and the light detection unit are disposed may be used as the light transmitting unit.

[実施の形態2]
(全体構成)
図13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の主要部を模式的に示す説明図である。図14は、本発明の実施の形態2に係る位置検出機能付き機器1の光学式位置検出装置における検出用光源部と検出空間との位置関係を模式的に示す説明図であり、図14(a)、(b)は、検出用光源部における発光素子の配置を示す説明図、および発光素子から中心光軸が延在している方向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合を付してそれらの説明を省略する。
[Embodiment 2]
(overall structure)
FIG. 13 is an explanatory diagram schematically showing the main part of the device 1 with a position detection function according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 14 is an explanatory diagram schematically showing the positional relationship between the light source unit for detection and the detection space in the optical position detection device of the device 1 with a position detection function according to the second embodiment of the present invention. (a), (b) is explanatory drawing which shows arrangement | positioning of the light emitting element in the light source part for a detection, and explanatory drawing which shows the direction where the center optical axis is extended from the light emitting element. Since the basic configuration of this embodiment is the same as that of Embodiment 1, common portions are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

図13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10Bとを有しており、後述する位置検出機能付き投射型表示装置等として利用される。   In FIG. 13, the device 1 with a position detection function of the present embodiment includes a viewing surface constituent member 40 having a viewing surface 41 on which information is visually recognized, and the viewing surface 41 side (in the Z-axis direction) with respect to the viewing surface configuration member 40. And an optical position detection device 10B that detects the position of the target object Ob located on the one side Z1), and is used as a projection display device with a position detection function to be described later.

光学式位置検出装置10Bは、Z軸方向の一方側Z1から他方側Z2に向けて検出光L2を出射する複数の検出用光源部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Z軸方向の他方側Z2で検出する光検出部30とを備えている。視認面構成部材40は、検出用光源部12および光検出部30に対してZ軸方向の他方側Z2に位置するシート状あるいは板状の部材からなる。従って、検出用光源部12、参照用光源12R、および光検出部30は、視認面構成部材40の視認面41側に配置されている。なお、本形態の光学式位置検出装置10Bでも、図3を参照して説明した電気的構成を有しており、複数の検出用光源部12は、図3を参照して説明した光源駆動部14によって駆動される。   The optical position detection device 10B includes a light source device 11 including a plurality of detection light source units 12 that emit detection light L2 from one side Z1 to the other side Z2 in the Z-axis direction, and detection reflected by a target object Ob. A light detection unit 30 that detects the light L3 on the other side Z2 in the Z-axis direction. The viewing surface constituting member 40 is made of a sheet-like or plate-like member located on the other side Z2 in the Z-axis direction with respect to the detection light source unit 12 and the light detection unit 30. Therefore, the detection light source unit 12, the reference light source 12 </ b> R, and the light detection unit 30 are arranged on the viewing surface 41 side of the viewing surface constituent member 40. Note that the optical position detection device 10B of this embodiment also has the electrical configuration described with reference to FIG. 3, and the plurality of light source units 12 for detection are light source driving units described with reference to FIG. 14 to drive.

(検出用光源部12等の詳細構成)
本形態において、光源装置11は、複数の検出用光源部12として、第1検出用光源部12A、第2検出用光源部12B、第3検出用光源部12Cおよび第4検出用光源部12Dを備えており、これらの検出用光源部12はいずれも、発光部をZ軸方向の他方側Z2に向けている。また、第1検出用光源部12A〜第4検出用光源部12Dは、互いに異なる光軸を備えており、Z軸方向の他方側Z2のうち、互いに異なる位置に向けて検出光L2(検出光L2a〜L2d)を出射する。本形態において、第1検出用光源部12A〜第4検出用光源部12Dは各々、視認面41上の4角形の4つの角部分のうち、互いに異なる角部分に光軸を向けている。より具体的には、第1検出用光源部12Aの光軸と第2検出用光源部12Bの光軸は、X軸方向で同一位置にあるが、Y軸方向でずれており、第3検出用光源部12Cの光軸と第4検出用光源部12Dの光軸は、X軸方向で同一位置にあるが、Y軸方向にずれている。また、第1検出用光源部12Aの光軸と第4検出用光源部12Dの光軸は、Y軸方向で同一位置にあるが、X軸方向にずれており、第2検出用光源部12Bの光軸と第3検出用光源部12Cの光軸は、Y軸方向で同一位置にあるが、X軸方向にずれている。
(Detailed configuration of the detection light source unit 12 and the like)
In this embodiment, the light source device 11 includes a first detection light source unit 12A, a second detection light source unit 12B, a third detection light source unit 12C, and a fourth detection light source unit 12D as the plurality of detection light source units 12. These detection light source sections 12 have the light emitting section directed to the other side Z2 in the Z-axis direction. The first detection light source unit 12A to the fourth detection light source unit 12D have different optical axes, and the detection light L2 (detection light) is directed toward different positions on the other side Z2 in the Z-axis direction. L2a to L2d) are emitted. In the present embodiment, each of the first detection light source unit 12A to the fourth detection light source unit 12D has the optical axes directed to different corner portions among the four corner portions of the quadrangular shape on the viewing surface 41. More specifically, the optical axis of the first detection light source unit 12A and the optical axis of the second detection light source unit 12B are in the same position in the X-axis direction, but are shifted in the Y-axis direction. The optical axis of the light source unit 12C and the optical axis of the fourth detection light source unit 12D are in the same position in the X-axis direction, but are shifted in the Y-axis direction. The optical axis of the first detection light source unit 12A and the optical axis of the fourth detection light source unit 12D are in the same position in the Y-axis direction, but are shifted in the X-axis direction, and the second detection light source unit 12B. And the optical axis of the third detection light source unit 12C are in the same position in the Y-axis direction, but are shifted in the X-axis direction.

このようにして検出光L2が出射される出射空間によって、対象物体Obの位置が検出される検出空間10Rが構成されており、かかる検出空間10Rにおいて対象物体Obで反射した検出光L3が光検出部30で受光される。   The detection space 10R in which the position of the target object Ob is detected is configured by the emission space from which the detection light L2 is emitted in this manner, and the detection light L3 reflected by the target object Ob in the detection space 10R is detected by light. The light is received by the unit 30.

また、光源装置11は、光検出部30に発光部を向けた参照用光源12Rも備えている。参照用光源12Rは、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、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、検出空間10Rに受光部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は赤外域に感度ピークを備えたフォトダイオードである。   The light source device 11 also includes a reference light source 12 </ b> R having a light emitting unit directed to the light detection unit 30. The reference light source 12R is configured by an LED (light emitting diode) or the like, and the reference light source 12R emits reference light Lr composed of infrared light having a peak wavelength of 840 to 1000 nm as divergent light. However, the reference light Lr emitted from the reference light source 12R is not detected through the detection space 10R by the orientation of the reference light source 12R, a light shielding cover (not shown) provided in the reference light source 12R, or the like. 30 is incident. The light detection unit 30 includes a photodiode, a phototransistor, or the like with the light receiving unit facing the detection space 10R. In this embodiment, the light detection unit 30 is a photodiode having a sensitivity peak in the infrared region.

図13および図14(a)に示すように、本形態において、第1検出用光源部12A〜第4検出用光源部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おり、光検出部30は、複数の検出用光源部12より内側に位置する。   As shown in FIG. 13 and FIG. 14A, in this embodiment, the first detection light source unit 12A to the fourth detection light source unit 12D are viewed from the detection space 10R (Z-axis direction), and the light detection unit 30. Are arranged in this order around the central optical axis, and the light detection unit 30 is located inside the plurality of light source units 12 for detection.

本形態の光学式位置検出装置10Bにおいて、複数の検出用光源部12は各々、互いの光軸が並行する複数の発光素子を備えており、本形態において、検出用光源部12は、3つの発光素子を備えている。より具体的には、第1検出用光源部12Aは、検出空間10RのXY平面内における最も内側に中心光軸を向ける第1発光素子12A1と、第1発光素子12A1よりも検出空間10Rの外側に中心光軸を向ける第2発光素子12A2と、第2発光素子12A2よりも検出空間10Rの外側に中心光軸を向ける第3発光素子12A3とを備えている。ここで、検出空間10Rおよび視認面41において第1発光素子12A1〜第3発光素子12A3の中心光軸が通る個所は、検出空間10RのXY平面内(視認面において同一直線上に並んでいる。同様に、第2検出用光源部12B〜第4検出用光源部12Dは、検出空間10RのXY平面内における最も内側に中心光軸を向ける第1発光素子12B1〜12D1と、第1発光素子12B1〜12D1よりも検出空間10Rの外側に中心光軸を向ける第2発光素子12B2〜12D2と、第2発光素子12B2〜12D2よりも検出空間10Rの外側に中心光軸を向ける第3発光素子12B3〜12D3とを備えている。また、検出空間10Rおよび視認面41において第1発光素子12B1〜第3発光素子12B3の中心光軸が通る個所は、XY平面内において同一直線上に並んでいる。検出空間10Rおよび視認面41において第1発光素子12C1〜第3発光素子12C3の中心光軸が通る個所は、XY平面内において同一直線上に並んでいる。検出空間10Rおよび視認面41において第1発光素子12D1〜第3発光素子12D3の中心光軸が通る個所は、XY平面内において同一直線上に並んでいる。 In the optical position detection device 10B according to the present embodiment, each of the plurality of light source units for detection 12 includes a plurality of light emitting elements whose optical axes are parallel to each other. A light emitting element is provided. More specifically, the first light source unit 12A for detection has a first light emitting element 12A 1 that directs the central optical axis to the innermost side in the XY plane of the detection space 10R, and the detection space 10R than the first light emitting element 12A 1. A second light emitting element 12A 2 that directs the central optical axis to the outside, and a third light emitting element 12A 3 that directs the central optical axis to the outside of the detection space 10R relative to the second light emitting element 12A 2 . Here, the locations through which the central optical axes of the first light emitting element 12A 1 to the third light emitting element 12A 3 pass in the detection space 10R and the viewing surface 41 are aligned in the XY plane of the detection space 10R (on the same viewing surface). Similarly, the second detection light source unit 12B to the fourth detection light source unit 12D include first light emitting elements 12B 1 to 12D 1 that direct the central optical axis to the innermost side in the XY plane of the detection space 10R, The second light emitting elements 12B 2 to 12D 2 that direct the central optical axis to the outside of the detection space 10R than the one light emitting elements 12B 1 to 12D 1 , and the center outside the detection space 10R than the second light emitting elements 12B 2 to 12D 2 The third light emitting elements 12B 3 to 12D 3 are arranged so that the optical axes are directed, and the locations where the central optical axes of the first light emitting elements 12B 1 to the third light emitting elements 12B 3 pass in the detection space 10R and the viewing surface 41 are as follows. , X In a plane are arranged on the same straight line. Detection space 10R and location of the viewing surface 41 central optical axis of the first light emitting element 12C 1 ~ third light emitting element 12C 3 passes are arranged on the same straight line in the XY plane The locations through which the central optical axes of the first light emitting element 12D 1 to the third light emitting element 12D 3 pass in the detection space 10R and the viewing surface 41 are aligned on the same straight line in the XY plane.

第1発光素子12A1〜12D1、第2発光素子12A2〜12D2、および第3発光素子12A3〜12D3はいずれも、LED(発光ダイオード)等により構成され、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。 Each of the first light emitting elements 12A 1 to 12D 1 , the second light emitting elements 12A 2 to 12D 2 , and the third light emitting elements 12A 3 to 12D 3 is composed of an LED (light emitting diode) or the like, and has a peak wavelength of 840 to 1000 nm. The detection light L2 (detection light L2a to L2d) made of infrared light located at is emitted as diverging light.

なお、本形態でも、実施の形態1と同様、検出用光源部12同士の差動、あるいは検出用光源部12と参照用光源12Rとの差動により、2つの検出用光源部12のうちの一方の検出用光源部12の中心光軸と対象物体Obとの距離と、他方の検出用光源部12の中心光軸と対象物体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。かかる差動の際、第1発光素子12A1〜12D1、第2発光素子12A2〜12D2、および第3発光素子12A3〜12D3の一部あるいは全部が使用される。 Also in this embodiment, as in the first embodiment, the detection light source unit 12 is differentially detected or the detection light source unit 12 and the reference light source 12R are differentially connected. The ratio of the distance between the central optical axis of one detection light source unit 12 and the target object Ob and the distance between the central optical axis of the other light source unit 12 for detection and the target object Ob are obtained. The position of the object Ob is detected. During such differential operation, a part or all of the first light emitting elements 12A 1 to 12D 1 , the second light emitting elements 12A 2 to 12D 2 , and the third light emitting elements 12A 3 to 12D 3 are used.

(検出空間10Rの切り換え)
本形態の光学式位置検出装置10Bでも、実施の形態1と同様、第1検出用光源部12Aは、第1発光素子12A1〜第3発光素子12A3を備えており、図3を参照して説明した光源駆動部14は、第1検出用光源部12Aにおいて、第1発光素子12A1のみを点灯させる第1モード、および第1発光素子12A1を含む複数の発光素子を点灯させる第2モードを実行可能である。同様に、第2検出用光源部12B〜第4検出用光源部12Dは、第1発光素子12B1、12C1、12D1〜第3発光素子12B3、12C3、12D3を備えており、図3を参照して説明した光源駆動部14は、第1発光素子12B1〜12D1のみを点灯させる第1モード、および第1発光素子12B1〜12D1を含む複数の発光素子を点灯させる第2モードを実行可能である。
(Switching of detection space 10R)
Also in the optical position detection device 10B of this embodiment, the first detection light source unit 12A includes the first light emitting element 12A 1 to the third light emitting element 12A 3 as in the first embodiment, and refer to FIG. The light source driving unit 14 described above has a first mode in which only the first light emitting element 12A 1 is lit in the first light source unit 12A and a second mode in which a plurality of light emitting elements including the first light emitting element 12A 1 are lit. The mode can be executed. Similarly, the second detection light source unit 12B to the fourth detection light source unit 12D include first light emitting elements 12B 1 , 12C 1 , 12D 1 to third light emitting elements 12B 3 , 12C 3 , 12D 3 , The light source driving unit 14 described with reference to FIG. 3 turns on a plurality of light emitting elements including the first mode in which only the first light emitting elements 12B 1 to 12D 1 are turned on and the first light emitting elements 12B 1 to 12D 1 . The second mode can be executed.

そこで、本形態では、対象物体Obが狭い範囲に存在することがわかっている場合には、第1モードを行い、検出空間10Rを狭い範囲に設定する一方、対象物体Obが広い範囲に存在するような場合には、第2モードを行い、検出空間10Rを拡張する。   Therefore, in this embodiment, when it is known that the target object Ob exists in a narrow range, the first mode is performed to set the detection space 10R to a narrow range, while the target object Ob exists in a wide range. In such a case, the second mode is performed to expand the detection space 10R.

より具体的には、例えば、第1検出用光源部12Aおよび第3検出用光源部12Cにおいて、対象物体Obが狭い範囲に存在することがわかっている場合、図14(b)に示すように、光源駆動部14は、第1発光素子12A1、12C1のみを点灯させ、第1発光素子12A1、12C1から検出光L2a1(L2a)、L2c1(L2c)を出射させる(第1モード)。この状態における検出空間10R(検出空間10R1)のX軸方向およびY軸方向におけるサイズは、図13および図14に実線で示す大きさである。 More specifically, for example, when it is known that the target object Ob exists in a narrow range in the first detection light source unit 12A and the third detection light source unit 12C, as shown in FIG. , the light source driver 14, the first light emitting element 12A 1, 12C 1 only to light the first light emitting element 12A 1, 12C 1 from detection light L2a 1 (L2a), emit L2c 1 (L2c) (first mode). The size of the detection space 10R (detection space 10R 1 ) in this state in the X-axis direction and the Y-axis direction is the size indicated by the solid lines in FIGS.

次に、対象物体Obがやや広い範囲に存在する可能性がある場合、光源駆動部14は、第1発光素子12A1、12C1および第2発光素子12A2、12C2を点灯させる(第2モード)。その結果、第1発光素子12A1、12C1は検出光L2a1、L2c1を出射し、第2発光素子12A2、12C2は検出光L2a2、L2c2を出射する。かかる検出光L2a1、L2a2は、連続した一体の検出光L2aとして出射され、検出光L2c1、L2c2は、連続した一体の検出光L2cとして出射される。この状態における検出空間10R(検出空間10R2)のX軸方向およびY軸方向におけるサイズは、図13および図14に一点鎖線で示す範囲まで拡張される。その際、光源駆動部14は、第2発光素子12A2、12C2からの検出光L2の出射強度を第1発光素子12A1、12C1からの検出光L2の出射強度より大とする。このため、検出空間10Rを拡張する前後において、検出空間10Rにおける光強度分布等に大きな変化が発生しない。 Next, when there is a possibility that the target object Ob exists in a slightly wide range, the light source driving unit 14 turns on the first light emitting elements 12A 1 and 12C 1 and the second light emitting elements 12A 2 and 12C 2 (second). mode). As a result, the first light emitting element 12A 1, 12C 1 emits a detection light L2a 1, L2c 1, the second light emitting element 12A 2, 12C 2 emits the detection light L2a 2, L2c 2. The detection lights L2a 1 and L2a 2 are emitted as a continuous integral detection light L2a, and the detection lights L2c 1 and L2c 2 are emitted as a continuous integral detection light L2c. The size of the detection space 10R (detection space 10R 2 ) in this state in the X-axis direction and the Y-axis direction is expanded to the range indicated by the alternate long and short dash line in FIGS. At that time, the light source driving unit 14 sets the emission intensity of the detection light L2 from the second light emitting elements 12A 2 and 12C 2 to be larger than the emission intensity of the detection light L2 from the first light emitting elements 12A 1 and 12C 1 . For this reason, before and after expanding the detection space 10R, a large change in the light intensity distribution or the like in the detection space 10R does not occur.

次に、対象物体Obがさらに広い範囲に存在する可能性がある場合、光源駆動部14は、第1発光素子12A1、12C1、第2発光素子12A2、12C2、および第3発光素子12A3、12C3を点灯させる(第2モード)。その結果、第1発光素子12A1、12C1は検出光L2a1、L2c1を出射し、第2発光素子12A2、12C2は検出光L2a2、L2c2を出射し、第3発光素子12A3、12C3は検出光L2a3、L2c3を出射する。かかる検出光L2a1、L2a2、L2a3は、連続した一体の検出光L2aとして出射され、検出光L2c1、L2c2、L2c3は、連続した一体の検出光L2cとして出射される。この状態における検出空間10R(検出空間10R3)のX軸方向およびY軸方向におけるサイズは、図13および図14に二点鎖線で示す範囲まで拡張される。その際、光源駆動部14は、第2発光素子12A2、12C2からの検出光L2の出射強度を第1発光素子12A1、12C1からの検出光L2の出射強度より大とし、第3発光素子12A3、12C3からの検出光L2の出射強度を第2発光素子12A2、12C2からの検出光L2の出射強度より大とする。このため、検出空間10Rを拡張する前後において、検出空間10Rにおける光強度分布等に大きな変化が発生しない。 Next, when there is a possibility that the target object Ob exists in a wider range, the light source driving unit 14 includes the first light emitting elements 12A 1 and 12C 1 , the second light emitting elements 12A 2 and 12C 2 , and the third light emitting element. 12A 3 and 12C 3 are turned on (second mode). As a result, the first light emitting element 12A 1, 12C 1 emits a detection light L2a 1, L2c 1, the second light emitting element 12A 2, 12C 2 emits a detection light L2a 2, L2c 2, third light emitting element 12A 3 and 12C 3 emit detection lights L2a 3 and L2c 3 . The detection lights L2a 1 , L2a 2 and L2a 3 are emitted as a continuous integral detection light L2a, and the detection lights L2c 1 , L2c 2 and L2c 3 are emitted as a continuous integral detection light L2c. The size of the detection space 10R (detection space 10R 3 ) in this state in the X-axis direction and the Y-axis direction is expanded to a range indicated by a two-dot chain line in FIGS. At this time, the light source driving unit 14 sets the emission intensity of the detection light L2 from the second light emitting elements 12A 2 and 12C 2 to be larger than the emission intensity of the detection light L2 from the first light emitting elements 12A 1 and 12C 1 , The emission intensity of the detection light L2 from the light emitting elements 12A 3 and 12C 3 is made larger than the emission intensity of the detection light L2 from the second light emission elements 12A 2 and 12C 2 . For this reason, before and after expanding the detection space 10R, a large change in the light intensity distribution or the like in the detection space 10R does not occur.

(Z座標の検出)
本形態の光学式位置検出装置10Bおいても、第1検出用光源部12A〜第4検出用光源部12Dが同時に点灯すると、Z軸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。従って、参照用光源12Rと、第1検出用光源部12A〜第4検出用光源部12Dの全て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、第1検出用光源部12A〜第4検出用光源部12Dを順次点灯させたときの光検出部30での検出値の合計値と、参照用光源12Rを点灯させたときの光検出部30での検出値の差や比に基づいて対象物体ObのZ座標を検出してもよい。
(Detection of Z coordinate)
Also in the optical position detection device 10B of this embodiment, when the first detection light source unit 12A to the fourth detection light source unit 12D are turned on simultaneously, there is a Z coordinate detection light intensity distribution in which the intensity monotonously decreases in the Z-axis direction. It is formed. Therefore, the reference light source 12R and all of the first detection light source unit 12A to the fourth detection light source unit 12D are alternately turned on based on the difference or ratio of the detection values in the light detection unit 30. The Z coordinate of the object Ob can be detected. Further, the total value of the detection values in the light detection unit 30 when the first detection light source unit 12A to the fourth detection light source unit 12D are sequentially turned on, and the light detection unit when the reference light source 12R is turned on. The Z coordinate of the target object Ob may be detected based on the difference or ratio of the detection values at 30.

また、参照用光源12Rと第1検出用光源部12A〜第4検出用光源部12Dの全てとを交互に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第1検出用光源部12A〜第4検出用光源部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。また、第1検出用光源部12A〜第4検出用光源部12Dを順次、参照用光源12Rと差動させたときの駆動電流値の合計値と、参照用光源12R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座標を検出してもよい。   Further, when the reference light source 12R and all of the first detection light source unit 12A to the fourth detection light source unit 12D are alternately turned on, the reference light source when the detection value in the light detection unit 30 becomes equal. The Z coordinate of the target object Ob can be detected based on the difference or ratio between the drive current for 12R and the drive current for the first detection light source unit 12A to the fourth detection light source unit 12D. In addition, the difference between the total drive current value when the first detection light source unit 12A to the fourth detection light source unit 12D are sequentially differentiated from the reference light source 12R and the drive current for the reference light source 12R, The Z coordinate of the target object Ob may be detected based on the ratio.

ここで、図14(b)を参照して説明した第2モードでは、第1モードに比較してZ座標検出用光強度分布がX軸方向およびY軸方向に拡張される。   Here, in the second mode described with reference to FIG. 14B, the Z coordinate detection light intensity distribution is expanded in the X-axis direction and the Y-axis direction as compared with the first mode.

(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10Bでは、光源駆動部14は、複数の検出用光源部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つの検出用光源部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の位置を検出することができる。
(Main effects of this form)
As described above, in the optical position detection device 10B of the present embodiment, the light source driving unit 14 sequentially turns on the plurality of light source units 12 for detection, and during that time, the light detection unit 30 detects the light reflected by the target object Ob. The light L3 is received. Therefore, if the detection result of the light detection unit 30 is used directly or the drive current when the two detection light source units 12 are differentiated via the light detection unit 30 is used, the position detection unit 50 can detect the target object Ob. Can be detected.

ここで、第1検出用光源部12A〜第4検出用光源部12Dは、第1発光素子12A1、12B1、12C1、12D1〜第3発光素子12A3、12B3、12C3、12D3を備えており、光源駆動部14は、検出空間10Rの最も内側に中心光軸を向ける第1発光素子12A1〜12D1のみを点灯させる第1モード、および第1発光素子12A1〜12D1を含む複数の発光素子を点灯させる第2モードを実行可能である。また、第1検出用光源部12A〜第4検出用光源部12Dの各々において、発光素子の中心光軸は並列しており、第1発光素子12A1、12B1、12C1、12D1、第2発光素子12A2、12B2、12C2、12D2、および第3発光素子12A3、12B3、12C3、12D3は、この順に検出空間10Rの内側から外側に中心光軸を向けている。このため、対象物体Obの検出空間10Rを広く設定する場合には、点灯する発光素子の数を増やして出射空間を広げる一方、対象物体Obの検出空間10Rを狭く設定する場合には、点灯する発光素子の数を減らして出射空間を狭めることができる。従って、光源を点灯させる電力を無駄に消費することがないので、消費電力の削減を図ることができる。特に本形態では、光源駆動部14は、複数の発光素子のうち、1つの発光素子を点灯させる第1モードを実行可能であるため、検出空間10Rを最小限まで狭めることができるので、光源を点灯させるのに消費する電力を大幅に削減することができる。また、検出光L2の出射空間(検出空間10R)が可変であるため、特定の狭い空間内の対象物体Obのみを検出することもできる。 Here, the first detection light source unit 12A to the fourth detection light source unit 12D include the first light emitting elements 12A 1 , 12B 1 , 12C 1 , 12D 1 to the third light emitting elements 12A 3 , 12B 3 , 12C 3 , 12D. 3 , and the light source driving unit 14 includes a first mode in which only the first light emitting elements 12A 1 to 12D 1 that turn the central optical axis toward the innermost side of the detection space 10R, and the first light emitting elements 12A 1 to 12D. The second mode in which a plurality of light emitting elements including 1 are turned on can be executed. In each of the first detection light source unit 12A to the fourth detection light source unit 12D, the central optical axes of the light emitting elements are arranged in parallel, and the first light emitting elements 12A 1 , 12B 1 , 12C 1 , 12D 1 , The two light emitting elements 12A 2 , 12B 2 , 12C 2 , 12D 2 , and the third light emitting elements 12A 3 , 12B 3 , 12C 3 , 12D 3 have the central optical axis directed from the inside to the outside of the detection space 10R in this order. . Therefore, when the detection space 10R of the target object Ob is set wide, the number of light emitting elements to be lit is increased to widen the emission space, while when the detection space 10R of the target object Ob is set narrow, the light is turned on. The number of light emitting elements can be reduced to narrow the emission space. Therefore, power for turning on the light source is not wasted, and power consumption can be reduced. In particular, in the present embodiment, the light source driving unit 14 can execute the first mode in which one of the plurality of light emitting elements is lit, so that the detection space 10R can be reduced to the minimum. The power consumed for lighting can be greatly reduced. Moreover, since the emission space (detection space 10R) of the detection light L2 is variable, it is possible to detect only the target object Ob in a specific narrow space.

また、本形態では、2つの検出用光源部12での差動、あるいは検出用光源部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10B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10Bを各種機器に用いることができる。   Further, in this embodiment, since the differential between the two detection light source units 12 or the differential between the detection light source unit 12 and the reference light source 12R is used, the influence of ambient light or the like is automatically corrected. can do. Furthermore, since the detection light L2 is infrared light, it is not visually recognized. Therefore, the optical position detection device 10B can be used in various devices, for example, when the optical position detection device 10B of this embodiment is applied to a display device, the display is not hindered.

[実施の形態2に係る位置検出機能付き機器1の具体例]
図15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。
[Specific Example of Device 1 with Position Detection Function According to Embodiment 2]
With reference to FIG. 15, the example which comprised the projection type display apparatus with a position detection function by the screen and the image projection apparatus using the screen as the visual recognition surface structural member 40 of the apparatus 1 with a position detection function is demonstrated.

図15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の具体例(位置検出機能付き投射型表示装置)の説明図であり、図15(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機器1(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10Bの構成は、図13および図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。   FIG. 15 is an explanatory diagram of a specific example (projection display device with a position detection function) of the device 1 with a position detection function according to the second embodiment of the present invention, and FIGS. It is explanatory drawing which shows a mode that the projection type display apparatus with a detection function was seen from diagonally upward, and explanatory drawing which shows a mode that it saw from the horizontal direction. In addition, in the apparatus 1 with a position detection function (projection type display apparatus with a position detection function) of this embodiment, the configuration of the optical position detection apparatus 10B is the same as the configuration described with reference to FIGS. Common parts are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

図15(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13および図14を参照して説明した光学式位置検出装置10Bとを備えている。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。   A projection display device 200 with a position detection function shown in FIGS. 15A and 15B includes an image projection device 250 (image generation device) called a liquid crystal projector or a digital micromirror device, and an image projection device 250. A screen 80 (viewing surface constituent member 40) on which an image is projected and the optical position detection device 10B described with reference to FIGS. 13 and 14 are provided. The image projection device 250 enlarges and projects the image display light Pi from the projection lens system provided on the front surface portion 241 of the housing 240 toward the screen device 8. In the projection display device 200, the screen surface 8a on which an image is projected on the screen 80 constitutes a viewing surface 41 on which information is visually recognized.

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10B(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、検出用光源部12は、画像投射装置250からスクリーン80のスクリーン面8a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。   In the projection display device 200 with a position detection function, the optical position detection device 10B (the light source device 11 and the light detection unit 30) is an image projection device 250 disposed on the screen surface 8a (viewing surface 41) side of the screen 80. It is mounted on. For this reason, the detection light source unit 12 emits the detection light L2 from the image projection device 250 toward the screen surface 8a of the screen 80. In addition, the light detection unit 30 detects the detection light L3 reflected by the target object Ob in the image projection device 250.

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250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。その際、検出空間10RのX軸方向およびY軸方向のサイズを切り換えれば、対象物体Ob(指先等)による入力範囲を変更することができる。   In the projection display device 200 with a position detection function configured as described above, the detection space 10R is a rectangular area when viewed from the normal direction with respect to the screen 80, and an area in which an image is projected by the image projection apparatus 250 on the screen 80. It overlaps with (image display area 20R). For this reason, in the projection display device 200 with a position detection function of the present embodiment, for example, if the target object Ob such as a fingertip is brought close to a part of the image projected on the screen 80, the position of the target object Ob is imaged. It can be used as input information such as a switching instruction. At this time, if the size of the detection space 10R in the X-axis direction and the Y-axis direction is switched, the input range by the target object Ob (such as a fingertip) can be changed.

なお、実施の形態2に係る光学式位置検出装置10Bについても、実施の形態1と同様、位置検出機能付きウインドウ400や位置検出機能付きアミューズメント装置500に用いてもよい。   Note that the optical position detection device 10B according to the second embodiment may also be used in the window 400 with a position detection function and the amusement device 500 with a position detection function, as in the first embodiment.

[実施の形態3]
(全体構成)
図16は、本発明の実施の形態3に係る位置検出機能付き機器1の主要部を模式的に示す説明図であり、図16(a)、(b)は、検出用光源部における発光素子の配置等を示す説明図、および検出空間10Rを切り換える様子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合を付してそれらの説明を省略する。
[Embodiment 3]
(overall structure)
FIGS. 16A and 16B are explanatory views schematically showing main parts of the device 1 with a position detection function according to Embodiment 3 of the present invention. FIGS. 16A and 16B are light-emitting elements in a light source unit for detection. It is explanatory drawing which shows arrangement | positioning etc., and explanatory drawing which shows a mode that the detection space 10R is switched. Since the basic configuration of this embodiment is the same as that of Embodiment 1, common portions are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

図16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10Cとを有しており、後述する位置検出機能付きスクリーン装置等として利用される。   In FIG. 16, the device 1 with a position detection function of the present embodiment includes a viewing surface constituting member 40 having a viewing surface 41 on which information is visually recognized, and the viewing surface 41 side (in the Z-axis direction) with respect to the viewing surface constituting member 40. And an optical position detection device 10C that detects the position of the target object Ob located on the one side Z1), and is used as a screen device with a position detection function to be described later.

光学式位置検出装置10Cは、視認面構成部材40の視認面41側に、視認面41の4つの角部分から対角に向けて検出光L2を視認面41に沿うように出射する複数の検出用光源部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Y軸方向の一方側Y1で検出する光検出部30とを備えている。なお、本形態の光学式位置検出装置10Cも、図3を参照して説明した電気的構成を有しており、複数の検出用光源部12は、図3を参照して説明した光源駆動部14によって駆動される。   The optical position detection device 10 </ b> C has a plurality of detections that emit detection light L <b> 2 along the viewing surface 41 toward the diagonal from the four corners of the viewing surface 41 on the viewing surface 41 side of the viewing surface constituent member 40. And a light detection unit 30 that detects the detection light L3 reflected by the target object Ob on one side Y1 in the Y-axis direction. The optical position detection device 10C of this embodiment also has the electrical configuration described with reference to FIG. 3, and the plurality of light source units 12 for detection are light source driving units described with reference to FIG. 14 to drive.

(検出用光源部12等の詳細構成)
本形態において、光源装置11は、複数の検出用光源部12として、第1検出用光源部12A〜第4検出用光源部12Dを備えており、これらの検出用光源部12はいずれも、発光部をXY平面に沿う方向に向けている。また、複数の検出用光源部12には、検出光L2の出射空間(検出空間10R)を挟む両側で互いに逆向きの方向に検出光L2を出射する検出用光源部が含まれている。より具体的には、第1検出用光源部12A、第2検出用光源部12B、第3検出用光源部12Cおよび第4検出用光源部12Dは各々、Z軸方向からみたとき、4角形の4つの角部分に配置されており、各々は対角位置に発光部を向けている。このため、第1検出用光源部12Aの光軸と第3検出用光源部12Cの光軸は、互いに逆向きに延在し、第2検出用光源部12Bの光軸と第4検出用光源部12Dの光軸は、互いに逆向きに延在している。また、第1検出用光源部12Aおよび第3検出用光源部12Cの光軸と、第2検出用光源部12Bおよび第4検出用光源部12Dの光軸は交差する方向に延在している。従って、第1検出用光源部12A、第2検出用光源部12B、第3検出用光源部12Cおよび第4検出用光源部12Dは、互いに異なる光軸を備えている。
(Detailed configuration of the detection light source unit 12 and the like)
In this embodiment, the light source device 11 includes a first detection light source unit 12A to a fourth detection light source unit 12D as the plurality of detection light source units 12, and each of these detection light source units 12 emits light. The part is oriented in the direction along the XY plane. The plurality of detection light source units 12 include detection light source units that emit the detection light L2 in opposite directions on both sides of the detection light L2 emission space (detection space 10R). More specifically, the first detection light source unit 12A, the second detection light source unit 12B, the third detection light source unit 12C, and the fourth detection light source unit 12D each have a rectangular shape when viewed from the Z-axis direction. It arrange | positions at four corner | angular parts, and each has turned the light emission part to the diagonal position. Therefore, the optical axis of the first detection light source unit 12A and the optical axis of the third detection light source unit 12C extend in opposite directions, and the optical axis of the second detection light source unit 12B and the fourth detection light source. The optical axes of the portion 12D extend in opposite directions. Further, the optical axes of the first detection light source unit 12A and the third detection light source unit 12C and the optical axes of the second detection light source unit 12B and the fourth detection light source unit 12D extend in a crossing direction. . Accordingly, the first detection light source unit 12A, the second detection light source unit 12B, the third detection light source unit 12C, and the fourth detection light source unit 12D have different optical axes.

このようにして検出光L2が出射される出射空間によって、対象物体Obの位置が検出される検出空間10Rが構成されており、かかる検出空間10Rにおいて対象物体Obで反射した検出光L3が光検出部30で受光される。   The detection space 10R in which the position of the target object Ob is detected is configured by the emission space from which the detection light L2 is emitted in this manner, and the detection light L3 reflected by the target object Ob in the detection space 10R is detected by light. The light is received by the unit 30.

また、光源装置11は、光検出部30に発光部を向けた参照用光源12Rも備えている。参照用光源12Rは、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、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、検出空間10Rに受光部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は赤外域に感度ピークを備えたフォトダイオードである。   The light source device 11 also includes a reference light source 12 </ b> R having a light emitting unit directed to the light detection unit 30. The reference light source 12R is configured by an LED (light emitting diode) or the like, and the reference light source 12R emits reference light Lr composed of infrared light having a peak wavelength of 840 to 1000 nm as divergent light. However, the reference light Lr emitted from the reference light source 12R is not detected through the detection space 10R by the orientation of the reference light source 12R, a light shielding cover (not shown) provided in the reference light source 12R, or the like. 30 is incident. The light detection unit 30 includes a photodiode, a phototransistor, or the like with the light receiving unit facing the detection space 10R. In this embodiment, the light detection unit 30 is a photodiode having a sensitivity peak in the infrared region.

本形態の光学式位置検出装置10において、複数の検出用光源部12は各々、互いの光軸が並行する複数の発光素子を備えており、本形態において、検出用光源部12は、3つの発光素子を備えている。より具体的には、第1検出用光源部12Aは、Z軸方向において他方側Z2から一方側Z1に並ぶ第1発光素子12A1、第2発光素子12A2、および第3発光素子12A3を備えている。従って、第1検出用光源部12Aは、検出空間10RのZ軸方向の内側に中心光軸を向ける第1発光素子12A1と、第1発光素子12A1よりも検出空間10RのZ軸方向の外側に中心光軸を向ける第2発光素子12A2と、第2発光素子12A2よりも検出空間10RのZ軸方向の外側に中心光軸を向ける第3発光素子12A3とを備えていることになる。第2検出用光源部12B〜第4検出用光源部12Dも、第1検出用光源部12Aと同様、Z軸方向において他方側Z2から一方側Z1に並ぶ第1発光素子12B1〜12D1、第2発光素子12B2〜12D2、および第3発光素子12B3〜12D3を備えている。 In the optical position detection device 10 of the present embodiment, each of the plurality of detection light source units 12 includes a plurality of light emitting elements whose optical axes are parallel to each other. In this embodiment, the detection light source unit 12 includes three light source elements. A light emitting element is provided. More specifically, the first light source unit 12A for detection includes a first light emitting element 12A 1 , a second light emitting element 12A 2 , and a third light emitting element 12A 3 arranged from the other side Z2 to the one side Z1 in the Z-axis direction. I have. Therefore, the first light source unit 12A for detection has the first light emitting element 12A 1 that directs the central optical axis inward in the Z-axis direction of the detection space 10R, and the Z-axis direction of the detection space 10R more than the first light-emitting element 12A 1 . A second light emitting element 12A 2 having a central optical axis directed outward, and a third light emitting element 12A 3 having a central optical axis directed outward of the detection space 10R in the Z-axis direction relative to the second light emitting element 12A 2 . become. Similarly to the first detection light source unit 12A, the second detection light source unit 12B to the fourth detection light source unit 12D also have first light emitting elements 12B 1 to 12D 1 arranged from the other side Z2 to the one side Z1 in the Z-axis direction. Second light emitting elements 12B 2 to 12D 2 and third light emitting elements 12B 3 to 12D 3 are provided.

第1発光素子12A1〜12D1、第2発光素子12A2〜12D2、および第3発光素子12A3〜12D3はいずれも、LED(発光ダイオード)等により構成され、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。 Each of the first light emitting elements 12A 1 to 12D 1 , the second light emitting elements 12A 2 to 12D 2 , and the third light emitting elements 12A 3 to 12D 3 is composed of an LED (light emitting diode) or the like, and has a peak wavelength of 840 to 1000 nm. The detection light L2 (detection light L2a to L2d) made of infrared light located at is emitted as diverging light.

なお、本形態では、検出用光源部12同士の差動、あるいは検出用光源部12と参照用光源12Rとの差動により、対象物体ObのX座標、Y座標およびZ座標を求める。   In this embodiment, the X coordinate, the Y coordinate, and the Z coordinate of the target object Ob are obtained by the differential between the detection light source units 12 or the differential between the detection light source unit 12 and the reference light source 12R.

また、第1検出用光源部12A〜第4検出用光源部12Dが同時に点灯すると、Z軸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。従って、参照用光源12Rと、第1検出用光源部12A〜第4検出用光源部12Dの全て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、第1検出用光源部12A〜第4検出用光源部12Dを順次点灯させたときの光検出部30での検出値の合計値と、参照用光源12Rを点灯させたときの光検出部30での検出値の差や比に基づいて対象物体ObのZ座標を検出してもよい。   Further, when the first detection light source unit 12A to the fourth detection light source unit 12D are turned on at the same time, a Z coordinate detection light intensity distribution in which the intensity monotonously decreases in the Z-axis direction is formed. Therefore, the reference light source 12R and all of the first detection light source unit 12A to the fourth detection light source unit 12D are alternately turned on based on the difference or ratio of the detection values in the light detection unit 30. The Z coordinate of the object Ob can be detected. Further, the total value of the detection values in the light detection unit 30 when the first detection light source unit 12A to the fourth detection light source unit 12D are sequentially turned on, and the light detection unit when the reference light source 12R is turned on. The Z coordinate of the target object Ob may be detected based on the difference or ratio of the detection values at 30.

また、参照用光源12Rと第1検出用光源部12A〜第4検出用光源部12Dの全てとを交互に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第1検出用光源部12A〜第4検出用光源部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。また、第1検出用光源部12A〜第4検出用光源部12Dを順次、参照用光源12Rと差動させたときの駆動電流値の合計値と、参照用光源12R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座標を検出してもよい。   Further, when the reference light source 12R and all of the first detection light source unit 12A to the fourth detection light source unit 12D are alternately turned on, the reference light source when the detection value in the light detection unit 30 becomes equal. The Z coordinate of the target object Ob can be detected based on the difference or ratio between the drive current for 12R and the drive current for the first detection light source unit 12A to the fourth detection light source unit 12D. In addition, the difference between the total drive current value when the first detection light source unit 12A to the fourth detection light source unit 12D are sequentially differentiated from the reference light source 12R and the drive current for the reference light source 12R, The Z coordinate of the target object Ob may be detected based on the ratio.

かかる差動の際、第1発光素子12A1〜12D1、第2発光素子12A2〜12D2、および第3発光素子12A3〜12D3の一部あるいは全部が使用される。 During such differential operation, a part or all of the first light emitting elements 12A 1 to 12D 1 , the second light emitting elements 12A 2 to 12D 2 , and the third light emitting elements 12A 3 to 12D 3 are used.

(検出空間10Rの切り換え)
本形態の光学式位置検出装置10Cでも、実施の形態1と同様、第1検出用光源部12Aは、第1発光素子12A1〜第3発光素子12A3を備えており、図3を参照して説明した光源駆動部14は、第1検出用光源部12Aにおいて、第1発光素子12A1のみを点灯させる第1モード、および第1発光素子12A1を含む複数の発光素子を点灯させる第2モードを実行可能である。同様に、第2検出用光源部12B〜第4検出用光源部12Dは、第1発光素子12B1、12C1、12D1〜第3発光素子12B3、12C3、12D3を備えており、図3を参照して説明した光源駆動部14は、第1発光素子12B1〜12D1のみを点灯させる第1モード、および第1発光素子12B1〜12D1を含む複数の発光素子を点灯させる第2モードを実行可能である。
(Switching of detection space 10R)
Also in the optical position detection apparatus 10C of the present embodiment, the first detection light source unit 12A includes the first light emitting element 12A 1 to the third light emitting element 12A 3 as in the first embodiment, and refer to FIG. The light source driving unit 14 described above has a first mode in which only the first light emitting element 12A 1 is lit in the first light source unit 12A and a second mode in which a plurality of light emitting elements including the first light emitting element 12A 1 are lit. The mode can be executed. Similarly, the second detection light source unit 12B to the fourth detection light source unit 12D include first light emitting elements 12B 1 , 12C 1 , 12D 1 to third light emitting elements 12B 3 , 12C 3 , 12D 3 , The light source driving unit 14 described with reference to FIG. 3 turns on a plurality of light emitting elements including the first mode in which only the first light emitting elements 12B 1 to 12D 1 are turned on and the first light emitting elements 12B 1 to 12D 1 . The second mode can be executed.

そこで、本形態では、対象物体ObがZ軸方向の狭い範囲に存在することがわかっている場合には、第1モードを行い、検出空間10Rを狭い範囲に設定する一方、対象物体ObがZ軸方向の広い範囲に存在するような場合には、第2モードを行い、検出空間10Rを拡張する。   Therefore, in this embodiment, when it is known that the target object Ob exists in a narrow range in the Z-axis direction, the first mode is performed to set the detection space 10R to a narrow range, while the target object Ob is set to Z When it exists in the wide range of an axial direction, 2nd mode is performed and detection space 10R is expanded.

より具体的には、例えば、第1検出用光源部12Aおよび第3検出用光源部12Cにおいて、対象物体ObがZ軸方向の狭い範囲に存在することがわかっている場合、図16(b)に示すように、光源駆動部14は、第1発光素子12A1、12C1のみを点灯させ、第1発光素子12A1、12C1から検出光L2a1(L2a)、L2c1(L2c)を出射させる(第1モード)。この状態における検出空間10R(検出空間10R1)のZ軸方向におけるサイズは、図16(b)に実線で示す大きさである。 More specifically, for example, when it is known in the first detection light source unit 12A and the third detection light source unit 12C that the target object Ob exists in a narrow range in the Z-axis direction, FIG. as shown in, the light source driver 14, the first light emitting element 12A 1, 12C 1 only to light the first light emitting element 12A 1, detection light L2a 1 from 12C 1 (L2a), emits L2c 1 a (L2c) (First mode). The size of the detection space 10R (detection space 10R 1 ) in this state in the Z-axis direction is the size indicated by the solid line in FIG.

次に、対象物体ObがZ軸方向のやや広い範囲に存在する可能性がある場合、光源駆動部14は、第1発光素子12A1、12C1および第2発光素子12A2、12C2を点灯させる(第2モード)。その結果、第1発光素子12A1、12C1は検出光L2a1、L2c1を出射し、第2発光素子12A2、12C2は検出光L2a2、L2c2を出射する。かかる検出光L2a1、L2a2は、連続した一体の検出光L2aとして出射され、検出光L2c1、L2c2は、連続した一体の検出光L2cとして出射される。この状態における検出空間10R(検出空間10R2)のZ軸方向におけるサイズは、図16(b)に一点鎖線で示す範囲まで拡張される。 Next, when there is a possibility that the target object Ob exists in a slightly wide range in the Z-axis direction, the light source driving unit 14 turns on the first light emitting elements 12A 1 and 12C 1 and the second light emitting elements 12A 2 and 12C 2 . (Second mode). As a result, the first light emitting element 12A 1, 12C 1 emits a detection light L2a 1, L2c 1, the second light emitting element 12A 2, 12C 2 emits the detection light L2a 2, L2c 2. The detection lights L2a 1 and L2a 2 are emitted as a continuous integral detection light L2a, and the detection lights L2c 1 and L2c 2 are emitted as a continuous integral detection light L2c. In this state, the size of the detection space 10R (detection space 10R 2 ) in the Z-axis direction is expanded to a range indicated by a one-dot chain line in FIG.

次に、対象物体ObがZ軸方向のさらに広い範囲に存在する可能性がある場合、光源駆動部14は、第1発光素子12A1、12C1、第2発光素子12A2、12C2、および第3発光素子12A3、12C3を点灯させる(第2モード)。その結果、第1発光素子12A1、12C1は検出光L2a1、L2c1を出射し、第2発光素子12A2、12C2は検出光L2a2、L2c2を出射し、第3発光素子12A3、12C3は検出光L2a3、L2c3を出射する。かかる検出光L2a1、L2a2、L2a3は、連続した一体の検出光L2aとして出射され、検出光L2c1、L2c2、L2c3は、連続した一体の検出光L2cとして出射される。この状態における検出空間10R(検出空間10R3)のZ軸方向におけるサイズは、図16(b)に二点鎖線で示す範囲まで拡張される。 Next, when there is a possibility that the target object Ob exists in a wider range in the Z-axis direction, the light source driving unit 14 includes the first light emitting elements 12A 1 and 12C 1 , the second light emitting elements 12A 2 and 12C 2 , and The third light emitting elements 12A 3 and 12C 3 are turned on (second mode). As a result, the first light emitting element 12A 1, 12C 1 emits a detection light L2a 1, L2c 1, the second light emitting element 12A 2, 12C 2 emits a detection light L2a 2, L2c 2, third light emitting element 12A 3 and 12C 3 emit detection lights L2a 3 and L2c 3 . The detection lights L2a 1 , L2a 2 and L2a 3 are emitted as a continuous integral detection light L2a, and the detection lights L2c 1 , L2c 2 and L2c 3 are emitted as a continuous integral detection light L2c. In this state, the size of the detection space 10R (detection space 10R 3 ) in the Z-axis direction is expanded to a range indicated by a two-dot chain line in FIG.

(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10Bでは、光源駆動部14は、複数の検出用光源部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つの検出用光源部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の位置を検出することができる。
(Main effects of this form)
As described above, in the optical position detection device 10B of the present embodiment, the light source driving unit 14 sequentially turns on the plurality of light source units 12 for detection, and during that time, the light detection unit 30 detects the light reflected by the target object Ob. The light L3 is received. Therefore, if the detection result of the light detection unit 30 is used directly or the drive current when the two detection light source units 12 are differentiated via the light detection unit 30 is used, the position detection unit 50 can detect the target object Ob. Can be detected.

ここで、第1検出用光源部12A〜第4検出用光源部12Dは、第1発光素子12A1、12B1、12C1、12D1〜第3発光素子12A3、12B3、12C3、12D3を備えており、光源駆動部14は、第1発光素子12A1〜12D1のみを点灯させる第1モード、および第1発光素子12A1〜12D1を含む複数の発光素子を点灯させる第2モードを実行可能である。また、第1検出用光源部12A〜第4検出用光源部12Dの各々において、発光素子の中心光軸は並列している。このため、対象物体Obの検出空間10Rを広く設定する場合には、点灯する発光素子の数を増やして出射空間を広げる一方、対象物体Obの検出空間10Rを狭く設定する場合には、点灯する発光素子の数を減らして出射空間を狭めることができる。従って、光源を点灯させる電力を無駄に消費することがないので、消費電力の削減を図ることができる。特に本形態では、光源駆動部14は、複数の発光素子のうち、1つの発光素子を点灯させる第1モードを実行可能であるため、検出空間10Rを最小限まで狭めることができるので、光源を点灯させるのに消費する電力を大幅に削減することができる。また、検出光L2の出射空間(検出空間10R)が可変であるため、特定の狭い空間内の対象物体Obのみを検出することもできる。 Here, the first detection light source unit 12A to the fourth detection light source unit 12D include the first light emitting elements 12A 1 , 12B 1 , 12C 1 , 12D 1 to the third light emitting elements 12A 3 , 12B 3 , 12C 3 , 12D. 3 , the light source drive unit 14 is a first mode in which only the first light emitting elements 12A 1 to 12D 1 are turned on, and a second mode in which a plurality of light emitting elements including the first light emitting elements 12A 1 to 12D 1 are turned on. The mode can be executed. In each of the first detection light source unit 12A to the fourth detection light source unit 12D, the central optical axes of the light emitting elements are arranged in parallel. Therefore, when the detection space 10R of the target object Ob is set wide, the number of light emitting elements to be lit is increased to widen the emission space, while when the detection space 10R of the target object Ob is set narrow, the light is turned on. The number of light emitting elements can be reduced to narrow the emission space. Therefore, power for turning on the light source is not wasted, and power consumption can be reduced. In particular, in the present embodiment, the light source driving unit 14 can execute the first mode in which one of the plurality of light emitting elements is lit, so that the detection space 10R can be reduced to the minimum. The power consumed for lighting can be greatly reduced. Moreover, since the emission space (detection space 10R) of the detection light L2 is variable, it is possible to detect only the target object Ob in a specific narrow space.

また、本形態では、2つの検出用光源部12での差動、あるいは検出用光源部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10B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10Bを各種機器に用いることができる。   Further, in this embodiment, since the differential between the two detection light source units 12 or the differential between the detection light source unit 12 and the reference light source 12R is used, the influence of ambient light or the like is automatically corrected. can do. Furthermore, since the detection light L2 is infrared light, it is not visually recognized. Therefore, the optical position detection device 10B can be used in various devices, for example, when the optical position detection device 10B of this embodiment is applied to a display device, the display is not hindered.

[実施の形態3に係る位置検出機能付き機器1の具体例]
図17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。
[Specific Example of Device 1 with Position Detection Function According to Embodiment 3]
With reference to FIG. 17, an example in which a screen is used as the viewing surface constituting member 40 of the device 1 with a position detection function and the device 1 with a position detection function is configured as a screen device with a position detection function will be described.

図17は、本発明実施の形態3に係る位置検出機能付き機器1の具体例(位置検出機能付きスクリーン装置)の説明図であり、図17(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機器1(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10Cの構成は、図16を参照して説明した構成と同様であるため、共通する部分については同一の符号を付してそれらの説明を省略する。   FIG. 17 is an explanatory diagram of a specific example (screen device with a position detection function) of the device 1 with a position detection function according to Embodiment 3 of the present invention, and FIGS. 17 (a) and 17 (b) are with a position detection function. It is explanatory drawing which shows a mode that the screen apparatus was seen from diagonally upward, and explanatory drawing which shows a mode that it saw from the horizontal direction. In addition, in the apparatus 1 with a position detection function (screen apparatus with a position detection function) of this embodiment, the configuration of the optical position detection apparatus 10C is the same as the configuration described with reference to FIG. Are given the same reference numerals and their description is omitted.

図17(a)、(b)に示す位置検出機能付きスクリーン装置8(位置検出機能付き機器1)は、図9を参照した位置検出機能付きスクリーン装置8と略同様、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16を参照して説明した光学式位置検出装置10Cとを備えている。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。   The screen device 8 with position detection function (device 1 with position detection function) shown in FIGS. 17A and 17B is substantially the same as the screen device 8 with position detection function with reference to FIG. A screen 80 (viewing surface constituent member 40) on which an image is projected from the generation device) and the optical position detection device 10C described with reference to FIG. 16 are provided. Therefore, in the screen device 8 with a position detection function, the screen surface 8a onto which an image is projected on the screen 80 constitutes a viewing surface 41 on which information is visually recognized.

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10Cは、スクリーン80のスクリーン面8aの側(視認面41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、複数の検出用光源部12(第1検出用光源部12A〜第4検出用光源部12D)と、参照用光源12Rとを備えている。ここで、複数の検出用光源部12は、スクリーン80の4つの角部分の各々に配置されており、検出用光源部12は、スクリーン80(視認面構成部材40)の視認面41に沿うように検出光L2を出射する。また、光検出部30は、検出空間10Rの対象物体Obで反射した検出光L3をスクリーン80(視認面構成部材40)の視認面41側で検出する。   In the screen device 8 with a position detection function, the optical position detection device 10C includes a light source device 11 for position detection that emits detection light L2 to the screen surface 8a side (viewing surface 41 side) of the screen 80; A light detection unit 30 that detects the detection light L3 reflected by the target object Ob. The light source device 11 includes a plurality of detection light source units 12 (first detection light source unit 12A to fourth detection light source unit 12D). ) And a reference light source 12R. Here, the plurality of light source parts for detection 12 are arranged at each of the four corners of the screen 80, and the light source parts for detection 12 are along the visual recognition surface 41 of the screen 80 (visual recognition surface constituting member 40). The detection light L2 is emitted. In addition, the light detection unit 30 detects the detection light L3 reflected by the target object Ob in the detection space 10R on the viewing surface 41 side of the screen 80 (viewing surface constituent member 40).

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250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。その際、検出空間10RのZ軸方向のサイズを切り換えれば、対象物体Ob(指先等)がスクリーン80(視認面41)に接している場合の検出と、対象物体Obがスクリーン80から離間している場合の検出とを別々に行なうことができる。   In the screen device 8 with the position detection function configured as described above, the detection space 10R is a rectangular region when viewed from the normal direction with respect to the screen device 8, and an area in which an image is projected by the image projection device 250 on the screen device 8. It overlaps with (image display area 20R). For this reason, in the screen device 8 with a position detection function of the present embodiment, for example, if the target object Ob such as a fingertip is brought close to a part of the image projected on the screen 80, the position of the target object Ob is switched. It can be used as input information such as instructions. At this time, if the size of the detection space 10R in the Z-axis direction is switched, detection when the target object Ob (fingertip or the like) is in contact with the screen 80 (viewing surface 41) and the target object Ob are separated from the screen 80. Can be detected separately.

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10A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。また、実施の形態3に係る光学式位置検出装置10Cについても、実施の形態1と同様、位置検出機能付き直視型表示装置100、位置検出機能付きウインドウ400あるいは位置検出機能付きアミューズメント装置500に用いてもよい。   In the present embodiment, the screen device for a projection display device on which an image is projected from the image projection device 250 has been described as the screen device 8 with a position detection function. However, the optical position detection device 10A is used on a screen for an electronic blackboard. May be provided to constitute a screen device with a position detection function for an electronic blackboard. The optical position detection device 10C according to the third embodiment is also used in the direct-view display device 100 with a position detection function, the window 400 with a position detection function, or the amusement device 500 with a position detection function, as in the first embodiment. May be.

[他の実施形態]
上記実施の形態において、第1モードでは、複数の発光素子のうちの1部の発光素子を点灯させ、第2モードでは、第1モードで点灯する発光素子および第1モードとは別の発光素子を同時に点灯させたが、第1モードでは、複数の発光素子のうちの1部の発光素子を点灯させ、第2モードでは、第1モードで点灯した発光素子とは別の発光素子のみを点灯させてもよい。このように構成した場合でも、発光素子の位置によって検出空間のサイズを切り換えることができる。
[Other Embodiments]
In the above embodiment, in the first mode, one part of the plurality of light emitting elements is turned on, and in the second mode, the light emitting element that is turned on in the first mode and the light emitting element different from the first mode are used. Are turned on at the same time. In the first mode, a part of the plurality of light emitting elements is turned on. In the second mode, only the light emitting elements different from the light emitting elements turned on in the first mode are turned on. You may let them. Even in such a configuration, the size of the detection space can be switched depending on the position of the light emitting element.

上記実施の形態では、位置検出用光源部12の同士を差動させる際、複数の位置検出用光源部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部12のうちの2つと、他の2つを交互に点灯させてもよい。   In the above embodiment, when the position detection light source units 12 are differentiated from each other, one of the plurality of position detection light source units 12 and the other one are alternately turned on. Two of the light source units 12 for use and the other two may be turned on alternately.

また、上記実施の形態では、位置検出用光源部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部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部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。   In the above embodiment, when the position detection light source unit 12 and the reference light source 12R are differentiated, one of the plurality of position detection light source units 12 and the reference light source 12R are alternately turned on. However, after two of the plurality of position detection light source units 12 and the reference light source 12R are alternately turned on, the other two and the reference light source 12R may be turned on alternately.

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)、10A、10B、10C・・光学式位置検出装置、10R・・検出空間(検出光の出射空間)、11・・光源装置、12・・検出用光源部、12A・・第1検出用光源部、12A1〜12D1・・第1発光素子、12A2〜12D2・・第2発光素子、12A3〜12D3・・第3発光素子、12B・・第2検出用光源部、12C・・第3検出用光源部、12D・・第4検出用光源部、12R・・参照用光源、30・・光検出部、40・・視認面構成部材、41・・視認面、50・・位置検出部、52・・X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 1 ・ ・ Device with position detection function, 8 ・ ・ Screen device (device with position detection function), 10A, 10B, 10C ・ ・ Optical position detection device, 10R ・ ・ Detection space (detection light emission space), 11 ・· Light source device, 12 · · Light source portion for detection, 12A · · Light source portion for first detection, 12A 1 to 12D 1 · · First light emitting element, 12A 2 to 12D 2 · · Second light emitting element, 12A 3 to 12D 3 .. 3rd light emitting element, 12B .. 2nd light source part for detection, 12C .. 3rd light source part for detection, 12D .. 4th light source part for detection, 12R .. Light source for reference, 30. , 40 ..Viewing surface component, 41 ..Viewing surface, 50 ..Position detection unit, 52 ..X coordinate detection unit, 53 ..Z coordinate detection unit, 80 ..screen (viewing surface component), 100 .. Direct view type display device with position detection function (equipment with position detection function), 00 ・ ・ Projection display device with position detection function (device with position detection function), 400 ・ ・ Window with position detection function (device with position detection function), 500 ・ ・ Amusement device with position detection function (device with position detection function) ) 520 ··· Base (viewing surface component), Ob · · · Object

Claims (18)

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複数の検出用光源部と、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、前記複数の検出用光源部を順次点灯させる光源駆動部と、前記複数の検出用光源部が順次点灯した際の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、を有し、
前記検出用光源部は、前記検出光出射空間からみたとき当該検出光出射空間の中央側から外側に向かって中心光軸が並ぶ複数の発光素子を備えていることを特徴とする位置検出機能付き機器。
A device with a position detection function, comprising: a viewing surface component having a viewing surface; and an optical position detection device that detects a position of a target object located on the viewing surface side with respect to the viewing surface component. ,
The optical position detection device includes: a plurality of detection light source units that emit detection light toward the viewing surface; and the detection light reflected by the target object located in a detection light emission space from which the detection light is emitted. A light detection unit that receives light, a light source drive unit that sequentially turns on the plurality of light source units for detection, and a light reception result of the light detection unit when the plurality of light source units for detection are sequentially turned on. A position detection unit for detecting the position,
The detection light source unit includes a plurality of light emitting elements in which a central optical axis is arranged from the center side to the outside of the detection light emission space when viewed from the detection light emission space. machine.
前記光源駆動部は、前記複数の発光素子のうちの一部の発光素子を点灯させる第1モードと、前記複数の発光素子のうちの少なくとも前記第1モードとは別の発光素子を点灯させる第2モードと、を実行す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。   The light source driving unit turns on a first mode in which a part of the plurality of light emitting elements is turned on and a light emitting element that is different from at least the first mode in the plurality of light emitting elements. The apparatus with a position detection function according to claim 1, wherein two modes are executed. 前記光源駆動部は、前記第1モードでは、前記複数の発光素子のうちの一部の発光素子を点灯させ、前記第2モードでは、前記第1モードで点灯する発光素子および前記第1モードとは別の発光素子を同時に点灯させて前記出射空間を前記発光素子の中心光軸が配列されている方向に拡張させることを特徴とする請求項2に記載の位置検出機能付き機器。   In the first mode, the light source driving unit turns on a part of the plurality of light emitting elements, and in the second mode, the light emitting element that lights in the first mode and the first mode, 3. The device with a position detecting function according to claim 2, wherein other light emitting elements are simultaneously turned on to expand the emission space in a direction in which the central optical axes of the light emitting elements are arranged. 前記光源駆動部は、前記第1モードでは、前記複数の発光素子のうちの1つの発光素子を点灯させ、前記第2モードでは前記第1モードで点灯する発光素子を含む2つ以上の発光素子を同時に点灯させ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。   The light source driving unit illuminates one light emitting element of the plurality of light emitting elements in the first mode, and includes two or more light emitting elements including a light emitting element that lights in the first mode in the second mode. The device with a position detection function according to claim 3, wherein the devices are turned on simultaneously. 前記複数の検出用光源部は、いずれも同一方向に前記検出光を出射することを特徴とする請求項3または4に記載の位置検出機能付き機器。   5. The device with a position detection function according to claim 3, wherein each of the plurality of detection light source units emits the detection light in the same direction. 前記検出光出射空間からみたとき、
前記光検出部は、前記複数の検出用光源部で囲まれた位置に配置され、かつ、前記検出用光源部において前記複数の発光素子は前記光検出部に近い位置から離間する方向に向けて直線的に配列されており、
前記第1モードでは、前記複数の発光素子のうち、当該第1モードで点灯せずに前記第2モードで点灯する発光素子よりも前記光検出部に近い位置の発光素子が点灯することを特徴とする請求項5に記載の位置検出機能付き機器。
When viewed from the detection light emission space,
The light detection unit is arranged at a position surrounded by the plurality of detection light source units, and the plurality of light emitting elements in the detection light source unit are directed away from positions close to the light detection unit. Arranged in a straight line,
In the first mode, among the plurality of light emitting elements, a light emitting element at a position closer to the light detection unit is lit than a light emitting element that is not lit in the first mode but is lit in the second mode. The device with a position detection function according to claim 5.
前記検出光の出射側からみたとき、
前記検出用光源部において前記複数の発光素子の中心光軸は、前記出射空間の内側から外側に向けて直線的に配列されており、
前記第1モードでは、前記複数の発光素子のうち、当該第1モードで点灯せずに前記第2モードで点灯する発光素子よりも前記出射空間の内側に中心光軸を向ける発光素子が点灯することを特徴とする請求項5に記載の位置検出機能付き機器。
When viewed from the emission side of the detection light,
In the detection light source unit, the central optical axes of the plurality of light emitting elements are linearly arranged from the inside to the outside of the emission space,
In the first mode, among the plurality of light emitting elements, a light emitting element having a central optical axis directed to the inner side of the emission space is turned on rather than a light emitting element that is turned on in the second mode without being turned on in the first mode. The apparatus with a position detection function according to claim 5.
前記第2モードで点灯する前記発光素子のうち、前記1モードで消灯状態にあった発光素子は、前記第1モードで点灯状態にあった発光素子よりも前記検出光の出射強度が大であることを特徴とする請求項3乃至7の何れか一項に記載の位置検出機能付き機器。   Of the light emitting elements that are turned on in the second mode, the light emitting elements that are turned off in the first mode have a higher emission intensity of the detection light than the light emitting elements that are turned on in the first mode. The device with a position detection function according to claim 3, wherein the device has a position detection function. 前記複数の検出用光源部には、前記出射空間を挟む両側で互いに逆向きの方向に前記検出光を出射する検出用光源部が含まれていることを特徴とする請求項3または4に記載の位置検出機能付き機器。   The plurality of detection light source units include a detection light source unit that emits the detection light in directions opposite to each other on both sides of the emission space. Equipment with position detection function. 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複数の検出用光源部のうちの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基づいて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9の何れか一項に記載の位置検出機能付き機器。   The position detection unit is based on a result obtained by differentiating a part of the detection light sources from the plurality of detection light source units and another part of the detection light sources based on a light reception result of the light detection unit. 10. The device with a position detection function according to claim 1, wherein the position of the target object is detected. 前記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複数の検出用光源部のうちの一部の検出用光源部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基づいて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9の何れか一項に記載の位置検出機能付き機器。
A reference light source that emits reference light incident on the light detection unit without passing through the emission space;
Based on the light reception result of the light detection unit, the position detection unit changes the combination of a part of the plurality of detection light source units and the reference light source to obtain a differential result. The position detection function-equipped device according to claim 1, wherein the position of the target object is detected based on the position detection function.
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11の何れか一項に記載の位置検出機能付き機器。   The apparatus with a position detection function according to claim 1, wherein the detection light is infrared light. 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12の何れか一項に記載の位置検出機能付き機器。
The viewing surface constituent member is a direct-view image generating device that displays an image as information,
The device with a position detection function according to any one of claims 1 to 12, wherein the viewing surface is an image display surface on which the image is displayed in the direct-view image generation device.
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12の何れか一項に記載の位置検出機能付き機器。
The viewing surface constituting member is a screen,
The device with a position detection function according to claim 1, wherein the viewing surface is a screen surface on which information is visually recognized on the screen.
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部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14に記載の位置検出機能付き機器。   The apparatus with a position detection function according to claim 14, wherein the light source unit for detection and the light detection unit are disposed on a side opposite to the viewing surface side with respect to the screen. 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部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14に記載の位置検出機能付き機器。
An image projection device that projects an image toward the screen on the viewing surface side with respect to the screen,
The apparatus with a position detection function according to claim 14, wherein the light source unit for detection and the light detection unit are arranged in the image projection apparatus.
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12の何れか一項に記載の位置検出機能付き機器。
The viewing surface constituent member is a translucent member that covers the exhibit,
The said visual recognition surface is a surface where the said exhibit is visually recognized on the opposite side to the side by which the said exhibit is arrange | positioned in the said translucent member, It is any one of Claim 1 thru | or 12 characterized by the above-mentioned. Equipment with position detection function.
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12の何れか一項に記載の位置検出機能付き機器。
The viewing surface constituting member includes a base for supporting a moving game medium,
13. The position detection function according to claim 1, wherein the visual recognition surface is a surface on a side where a relative position between the base and the game medium is visually recognized on the base. machine.
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