JP2011257337A - 光学式位置検出装置および位置検出機能付き表示装置 - Google Patents
光学式位置検出装置および位置検出機能付き表示装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011257337A JP2011257337A JP2010133677A JP2010133677A JP2011257337A JP 2011257337 A JP2011257337 A JP 2011257337A JP 2010133677 A JP2010133677 A JP 2010133677A JP 2010133677 A JP2010133677 A JP 2010133677A JP 2011257337 A JP2011257337 A JP 2011257337A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- detection
- light
- photodetector
- intensity
- coordinate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
- G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
- G06F3/042—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means
- G06F3/0428—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means by sensing at the edges of the touch surface the interruption of optical paths, e.g. an illumination plane, parallel to the touch surface which may be virtual
Abstract
【解決手段】光学式位置検出装置10では、複数の検出用光源12を順次点灯させて検出光L2を出射させ、検出空間10Rに位置する対象物体Obにより反射した検出光L3の一部を光検出器30により受光する。光検出器30としては、互いに異なる波長帯域に感度ピークをもつ第1光検出器31および第2光検出器32が用いられており、第1光検出器31での検出光の検出強度と第2光検出器32での検出光の検出強度との差に基づいて対象物体Obの位置を検出する。
【選択図】図1
Description
(光学式位置検出装置の全体構成)
図1は、本発明の実施の形態1に係る光学式位置検出装置の要部を示す説明図であり、図1(a)、(b)は、光学式位置検出装置に用いた光学部品のレイアウト等を示す説明図、および光学式位置検出装置の電気的構成を示す説明図である。図2は、本発明の実施の形態1に係る光学式位置検出装置で用いた検出光の説明図であり、図2(a)、(b)、(c)は、対象物体で反射した光が光検出器で受光される様子を平面的に示す説明図、対象物体で反射した光が光検出器で受光される様子を断面的に示す説明図、および導光板内での検出光の減衰状態を示す説明図である。
光検出器30は、フォトダイオードやフォトトランジスター等の受光素子からなり、検出空間10Rの外側のうち、導光板13の辺部分の略中央位置で検出空間10Rに受光部を向けている。本形態において、光検出器30は、フォトダイオードからなる。
図1(b)に示すように、光学式位置検出装置10は、検出用光源12(検出用光源12A〜12D)を駆動する光源駆動部14と、光検出器30から検出結果が出力される位置検出部50とを有しており、光源駆動部14と位置検出部50とは、例えば、共通の半導体集積回路500に構成されている。光源駆動部14は、検出用光源12(検出用光源12A〜12D)を駆動する光源駆動回路140(光源駆動回路140a〜140d)と、光源駆動回路140を介して検出用光源12(検出用光源12A〜12D)を制御する光源制御部145とを備えている。
図3は、本発明の実施の形態1に係る光学式位置検出装置10において検出用光源12(検出用光源12A〜12D)から出射される検出光の説明図である。図4は、本発明の実施の形態1に係る光学式位置検出装置10において検出用光源12(検出用光源12A〜12D)を所定のパターンで順次点灯させて光強度分布を形成する様子を示す説明図である。図5は、本発明の実施の形態1に係る光学式位置検出装置10において、検出用光源12から出射された検出光L2によって座標検出用の光強度分布が形成される様子を示す説明図である。なお、図4では、点灯している検出用光源12についてはグレーで表してある。
本形態の光学式位置検出装置10においては、光強度分布形成用の検出用光源12を点灯させて検出空間10Rに検出光L2の光強度分布を形成するとともに、対象物体Obで反射した検出光L2を光検出器30で検出し、かかる光検出器30での検出結果に基づいて、位置検出部50は、検出空間10R内の対象物体Obの位置を検出する。そこで、図6を参照して座標検出の原理を説明する。なお、光検出器30での検出結果に基づいて対象物体Obの検出空間10R内の位置情報を取得するにあたって、例えば、光源制御部145や位置検出部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、論理回路等のハードウェアを用いた構成を採用することもできる。
本形態の位置検出機能付き表示装置100においては、図5(c)、(d)を参照して説明したY座標検出用第1光強度分布L2YaおよびY座標検出用第2光強度分布L2Ybを利用してY軸方向の位置(Y座標)を検出する。より具体的には、検出用光源12A、12Cと検出用光源12B、12Dとを逆相に駆動する。すなわち、図5(c)、(d)および図6(a)に示すように、Y座標検出用第1期間においては、検出用光源12A、12Cを点灯させる一方、検出用光源12B、12Dを消灯させ、図5(c)および図6(a)に示すY座標検出用第1光強度分布L2Yaを形成する。次に、Y座標検出用第2期間において、検出用光源12A、12Cを消灯させる一方、検出用光源12B、12Dを点灯させ、図5(d)および図6(a)に示すY座標検出用第2光強度分布L2Ybを形成する。従って、Y座標検出部52は、Y座標検出用第1期間における光検出器30での検出値LYaと、Y座標検出用第2期間における光検出器30での検出値LYbとを比較する等、X座標を検出した方法と同様な方法により、対象物体ObのY座標を検出することができる。
本形態の光学式位置検出装置10において、Z座標を検出するには、検出用光源12A〜12Dの全てを点灯させ、Z軸方向で強度が単調変化するZ座標検出用光強度分布を形成する。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器30により検出される。ここで、Z座標検出用光強度分布は、一定の分布を有しているので、光検出器30での検出強度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。
図7は、本発明の実施の形態1に係る光学式位置検出装置10に設けた第1光検出器31および第2光検出器32の作用効果等を示す説明図である。なお、図7には、対象物体Obで反射した検出光L3のうち、第1光検出器31で受光される光を実線で示し、第2光検出器32で受光される光を点線で示してある。
LXa=LXa1−LXa2
LXb=LXb1−LXb2
で示すように、X座標検出用第1期間における第1光検出器31での検出強度LXa1と第2光検出器32での検出強度LXa2との差を検出値LXaとし、X座標検出用第2期間における第1光検出器31での検出強度LXb1と第2光検出器32での検出強度LXb2との差を検出値LXbとする。そして、かかる検出値LXa、LXbを用いて、図6を参照して説明した方法を実施する。より具体的には、第1光検出器31での検出強度LXa1と第2光検出器32での検出強度LXa2との差からなる検出値LXa、LXbの差や比に基づいて対象物体Obの位置を検出する。あるいは、第1光検出器31での検出強度LXa1と第2光検出器32での検出強度LXa2との差からなる検出値LXa、LXbが等しくなるように、検出用光源12に対する制御量(電流値)を調整した後の制御量の差や比、あるいは調整量ΔLXa、ΔLXbの差や比に基づいて対象物体Obの位置を検出する。かかる構成によれば、検出値LXa、LXbと対象物体Obの位置との直線関係を向上することができる。それ故、対象物体ObのX座標を高い精度で検出することができる。
以上説明したように、本形態の光学式位置検出装置10では、複数の検出用光源12を順次点灯させて検出光L2を出射させ、検出空間10R(検出光出射空間)に位置する対象物体Obにより反射した検出光L3の一部を光検出器30(第1光検出器31および第2光検出器32)により受光し、光検出器30での検出強度(第1光検出器31での検出強度および第2光検出器32での検出強度)に基づいて対象物体Obの位置を検出する。このため、対象物体Obについては、指等であってもよく、発光するような指示具である必要はない。
図8は、本発明の実施の形態2に係る光学式位置検出装置10の要部を示す説明図であり、図8(a)、(b)は、光学式位置検出装置10に用いた光学部品のレイアウト等を示す説明図、および光学式位置検出装置10の電気的構成を示す説明図である。なお、本形態の基本的な構成は実施の形態1と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。
[他の実施の形態]
上記実施の形態では、導光板13を利用して光強度分布を構成するタイプの光学式位置検出装置10に本発明を適用したが、導光板13を利用しないタイプの光学式位置検出装置10に本発明を適用してもよい。
図9および図10は、本発明を適用した光学式位置検出装置10を備えた位置検出機能付き表示装置の分解斜視図および断面構成を示す説明図である。なお、本形態の位置検出機能付き表示装置100において、光学式位置検出装置10の構成は、上記実施の形態と同様であるため、共通する部分については同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
図11および図12は、本発明を適用した別の位置検出機能付き表示装置100の分解斜視図、および断面構成を示す説明図である。なお、本形態の位置検出機能付き表示装置100において、光学式位置検出装置10の構成は、上記実施の形態と同様であるため、共通する部分については同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
図13は、本発明のさらに別の位置検出機能付き表示装置100の構成を模式的に示す説明図であり、図13(a)、(b)は、位置検出機能付き表示装置100の要部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表示装置100において、光学式位置検出装置10の構成は、上記実施の形態と同様であるため、共通する部分については同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
Claims (8)
- 対象物体の位置を光学的に検出する光学式位置検出装置であって、
検出光を出射する複数の検出用光源と、
前記複数の検出用光源を順次点灯させる光源駆動部と、
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により反射した前記検出光を検出する第1光検出器と、
前記第1光検出器と異なる波長帯域に感度ピークをもって前記検出光出射空間に位置する前記対象物体により反射した前記検出光を検出する第2光検出器と、
前記複数の検出用光源を順次点灯させた際の前記第1光検出器での前記検出光の検出強度および前記第2光検出器での前記検出光の検出強度に基づいて前記検出光出射空間における前記対象物体の位置を検出する位置検出部と、
を有していることを特徴とする光学式位置検出装置。 - 前記位置検出部は、前記第1光検出器での前記検出光の検出強度と前記第2光検出器での前記検出光の検出強度との差に基づいて前記検出光出射空間における前記対象物体の位置を検出することを特徴とする請求項1に記載の光学式位置検出装置。
- 前記複数の検出用光源から出射された前記検出光が入射する光入射部、および該光入射部から入射した前記検出光が出射される光出射面を備えた導光板を備え、
前記複数の検出用光源が順次点灯した際、前記検出光出射空間には、前記導光板からの前記検出光の出射方向に交差する第1方向の一方側から他方側に向けて光強度が単調減少していく第1座標検出用第1光強度分布と、当該第1方向の他方側から一方側に向けて光強度が単調減少していく第1座標検出用第2光強度分布と、が順次形成されることを特徴とする請求項1または2に記載の光学式位置検出装置。 - 前記複数の検出用光源が順次点灯した際、前記検出光出射空間には、前記導光板からの前記検出光の出射方向および第1方向に交差する第2方向の一方側から他方側に向けて光強度が単調減少していく第2座標検出用第1光強度分布と、当該第2方向の他方側から一方側に向けて光強度が単調減少していく第2座標検出用第2光強度分布と、が順次形成されることを特徴とする請求項3に記載の光学式位置検出装置。
- 前記光源駆動部は、前記複数の検出用光源のうち、一部の検出用光源と他の一部の検出用光源とを組み合わせを変えて前記光検出器での受光強度が等しくなるように差動させることを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の光学式位置検出装置。
- 前記検出光出射空間を介さずに前記光検出器に参照光を入射させる参照用光源を備え、
前記光源駆動部は、前記参照用光源と、前記複数の検出用光源のうち、一部の検出用光源とを組み合わせを変えて前記光検出器での受光強度が等しくなるように差動させることを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の光学式位置検出装置。 - 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6の何れか一項に記載の光学式位置検出装置。
- 請求項1乃至7の何れか一項に記載の光学式位置検出装置を備えた位置検出機能付き表示装置であって、
前記検出光出射空間に対して重なる領域に画像を形成する画像生成装置を有していることを特徴とする位置検出機能付き表示装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010133677A JP2011257337A (ja) | 2010-06-11 | 2010-06-11 | 光学式位置検出装置および位置検出機能付き表示装置 |
US13/107,168 US8581892B2 (en) | 2010-06-11 | 2011-05-13 | Optical position detecting device and display device with position detecting function |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010133677A JP2011257337A (ja) | 2010-06-11 | 2010-06-11 | 光学式位置検出装置および位置検出機能付き表示装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011257337A true JP2011257337A (ja) | 2011-12-22 |
JP2011257337A5 JP2011257337A5 (ja) | 2013-08-08 |
Family
ID=45095878
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010133677A Withdrawn JP2011257337A (ja) | 2010-06-11 | 2010-06-11 | 光学式位置検出装置および位置検出機能付き表示装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8581892B2 (ja) |
JP (1) | JP2011257337A (ja) |
Families Citing this family (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8045859B2 (en) * | 2008-05-02 | 2011-10-25 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | High-speed underwater data transmission system and method |
US9501152B2 (en) | 2013-01-15 | 2016-11-22 | Leap Motion, Inc. | Free-space user interface and control using virtual constructs |
US10691219B2 (en) | 2012-01-17 | 2020-06-23 | Ultrahaptics IP Two Limited | Systems and methods for machine control |
US8693731B2 (en) | 2012-01-17 | 2014-04-08 | Leap Motion, Inc. | Enhanced contrast for object detection and characterization by optical imaging |
US11493998B2 (en) | 2012-01-17 | 2022-11-08 | Ultrahaptics IP Two Limited | Systems and methods for machine control |
US9679215B2 (en) | 2012-01-17 | 2017-06-13 | Leap Motion, Inc. | Systems and methods for machine control |
US8638989B2 (en) | 2012-01-17 | 2014-01-28 | Leap Motion, Inc. | Systems and methods for capturing motion in three-dimensional space |
JP6064446B2 (ja) * | 2012-08-31 | 2017-01-25 | セイコーエプソン株式会社 | 記録装置 |
US9459697B2 (en) | 2013-01-15 | 2016-10-04 | Leap Motion, Inc. | Dynamic, free-space user interactions for machine control |
WO2014200589A2 (en) | 2013-03-15 | 2014-12-18 | Leap Motion, Inc. | Determining positional information for an object in space |
US9916009B2 (en) | 2013-04-26 | 2018-03-13 | Leap Motion, Inc. | Non-tactile interface systems and methods |
US10281987B1 (en) | 2013-08-09 | 2019-05-07 | Leap Motion, Inc. | Systems and methods of free-space gestural interaction |
US10846942B1 (en) | 2013-08-29 | 2020-11-24 | Ultrahaptics IP Two Limited | Predictive information for free space gesture control and communication |
US9632572B2 (en) | 2013-10-03 | 2017-04-25 | Leap Motion, Inc. | Enhanced field of view to augment three-dimensional (3D) sensory space for free-space gesture interpretation |
US9996638B1 (en) | 2013-10-31 | 2018-06-12 | Leap Motion, Inc. | Predictive information for free space gesture control and communication |
DE202014103729U1 (de) | 2014-08-08 | 2014-09-09 | Leap Motion, Inc. | Augmented-Reality mit Bewegungserfassung |
US10368059B2 (en) * | 2015-10-02 | 2019-07-30 | Atheer, Inc. | Method and apparatus for individualized three dimensional display calibration |
Family Cites Families (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4794634A (en) * | 1985-12-24 | 1988-12-27 | Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho | Position-sensitive photodetector and light transmissive tablet and light-emitting pen |
US6167169A (en) | 1994-09-09 | 2000-12-26 | Gemfire Corporation | Scanning method and architecture for display |
US5544268A (en) | 1994-09-09 | 1996-08-06 | Deacon Research | Display panel with electrically-controlled waveguide-routing |
US5703710A (en) | 1994-09-09 | 1997-12-30 | Deacon Research | Method for manipulating optical energy using poled structure |
US5630004A (en) | 1994-09-09 | 1997-05-13 | Deacon Research | Controllable beam director using poled structure |
US5504772A (en) | 1994-09-09 | 1996-04-02 | Deacon Research | Laser with electrically-controlled grating reflector |
EP1604272A2 (en) | 2003-03-12 | 2005-12-14 | O-Pen ApS | A system and a method of determining the position of a radiation emitting element |
JP2005173684A (ja) | 2003-12-08 | 2005-06-30 | Canon Inc | 光学式座標入力装置 |
US7843571B2 (en) | 2005-09-30 | 2010-11-30 | Fujifilm Corporation | Sensing system |
US8491159B2 (en) | 2006-03-28 | 2013-07-23 | Wireless Environment, Llc | Wireless emergency lighting system |
US8519566B2 (en) | 2006-03-28 | 2013-08-27 | Wireless Environment, Llc | Remote switch sensing in lighting devices |
US8829799B2 (en) | 2006-03-28 | 2014-09-09 | Wireless Environment, Llc | Autonomous grid shifting lighting device |
GB2458095A (en) * | 2007-06-15 | 2009-09-09 | Sharp Kk | Solid state illumination system with elements employed as both light source and light sensor |
JP4623154B2 (ja) * | 2008-07-24 | 2011-02-02 | エプソンイメージングデバイス株式会社 | 照明装置、座標入力装置、電気光学装置及び電子機器 |
JP5528739B2 (ja) | 2009-08-12 | 2014-06-25 | 株式会社ジャパンディスプレイ | 検出装置、表示装置、および物体の近接距離測定方法 |
JP5866089B2 (ja) * | 2009-11-20 | 2016-02-17 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 電子機器 |
JP2011141418A (ja) * | 2010-01-07 | 2011-07-21 | Sony Corp | 表示装置、光検出方法、電子機器 |
US20120019494A1 (en) * | 2010-07-26 | 2012-01-26 | Apple Inc. | Alignment factor for ambient lighting calibration |
US20120212375A1 (en) | 2011-02-22 | 2012-08-23 | Depree Iv William Frederick | Quantum broadband antenna |
-
2010
- 2010-06-11 JP JP2010133677A patent/JP2011257337A/ja not_active Withdrawn
-
2011
- 2011-05-13 US US13/107,168 patent/US8581892B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US8581892B2 (en) | 2013-11-12 |
US20110304600A1 (en) | 2011-12-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2011257337A (ja) | 光学式位置検出装置および位置検出機能付き表示装置 | |
JP2011257338A (ja) | 光学式位置検出装置および位置検出機能付き表示装置 | |
JP4513918B2 (ja) | 照明装置及び電気光学装置 | |
JP5381833B2 (ja) | 光学式位置検出装置および位置検出機能付き表示装置 | |
US9141235B2 (en) | Optical position detecting device and display device with position detecting function | |
JP5515280B2 (ja) | 位置検出装置及び電気光学装置 | |
JP2011090604A (ja) | 光学式位置検出装置および位置検出機能付き表示装置 | |
JP5740104B2 (ja) | 光学式位置検出装置および位置検出機能付き機器 | |
JP5408026B2 (ja) | 位置検出機能付き機器 | |
US20110063253A1 (en) | Optical position detector and display device with position detection function | |
US8816960B2 (en) | Light detector, optical position detection apparatus, and display apparatus with position detection capability | |
JP2011048811A (ja) | 光学式位置検出装置および位置検出機能付き表示装置 | |
JP2010204994A (ja) | 光学式位置検出装置、位置検出機能付き表示装置、および電子機器 | |
JP2012173138A (ja) | 光学式位置検出装置 | |
JP2011252882A (ja) | 光学式位置検出装置 | |
JP5471778B2 (ja) | 位置検出機能付き機器 | |
JP5609581B2 (ja) | 光学式位置検出装置および位置検出機能付き機器 | |
JP5029631B2 (ja) | 光学式位置検出装置、位置検出機能付き表示装置、および電子機器 | |
JP2011227026A (ja) | 位置検出機能付き機器 | |
JP2011090602A (ja) | 光学式位置検出装置および位置検出機能付き表示装置 | |
JP2011216045A (ja) | 光学式位置検出装置および位置検出機能付き表示装置 | |
JP2011065511A (ja) | 光学式位置検出装置および位置検出機能付き表示装置 | |
JP2011034375A (ja) | 照明機能付き光学式位置検出装置および位置検出機能付き表示装置 | |
JP2011215103A (ja) | 位置検出機能付き機器 | |
JP2011065408A (ja) | 光学式位置検出装置、光学式位置検出装置の校正方法、および位置検出機能付き表示装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130315 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130626 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20131121 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20131203 |
|
A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20140116 |