JP2012133631A - Optical position detection device - Google Patents

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Katsuma Endo
甲午 遠藤
Yasunori Onishi
康憲 大西
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical position detection device that can accurately detect the position of a target object, in even a system using the light intensity distribution of detection light formed by a light guide plate.SOLUTION: In an optical position detection device 10, light incident parts 13e to 13h are provided at corner parts 13a to 13d of a light guide plate 13, respectively, and reflection parts 13r for reflecting detection light L2 transmitting in the light guide plate 13 toward a light emission surface 13s are provided in the light guide plate 13. Thereby, the detection light L2 made incident from the light incident parts 13e to 13h is deflected toward the light emission surface 13s by the reflection parts 13r in the middle of advancing while transmitting in the light guide plate 13, and the light intensity distribution of the detection light L2 is formed on the light emission surface 13s side. In the light guide plate 13, the reflection parts 13r are provided with the distribution that increases density as the reflection parts 13r are away from the corner parts 13a to 13d.

Description

本発明は、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に関するものである。   The present invention relates to an optical position detection device that optically detects the position of a target object.

対象物体を光学的に検出する光学式位置検出装置としては、例えば、図10(a)に示すように、複数の検出用光源12の各々から導光板13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を光検出器で検出されるものが提案されている。(例えば、特許文献1参照)。   As an optical position detection device that optically detects a target object, for example, as shown in FIG. 10A, detection light is directed toward the target object from each of a plurality of light sources for detection 12 through a light guide plate 13. Has been proposed in which the detection light reflected by the target object is detected by a photodetector. (For example, refer to Patent Document 1).

ここで、導光板13には、検出用光源12から出射された検出光が入射する光入射部が複数の角部の各々に設けられているとともに、光出射面あるいは光出射面に対向する背面に凹凸や印刷層等の反射部が均一に形成されている。このため、光入射部から入射した検出光は、導光板13の内部を伝播しながら進行するとともに、反射部によって光出射面に向けて偏向され、光出射面から出射される。その結果、導光板13の光出射面側には、検出光の光強度分布が形成される。また、光検出器での検出光の検出強度は、対象物体が位置する箇所の光強度に対応する。それ故、光検出器での検出光の検出強度に基づいて対象物体の位置を検出することができる。   Here, the light guide plate 13 is provided with a light incident portion into which the detection light emitted from the light source for detection 12 is incident at each of the plurality of corner portions, and a light emitting surface or a back surface facing the light emitting surface. The reflective portions such as the unevenness and the printing layer are uniformly formed. For this reason, the detection light incident from the light incident portion travels while propagating through the light guide plate 13, is deflected toward the light emission surface by the reflection portion, and is emitted from the light emission surface. As a result, a light intensity distribution of the detection light is formed on the light exit surface side of the light guide plate 13. Further, the detection intensity of the detection light by the photodetector corresponds to the light intensity at the location where the target object is located. Therefore, the position of the target object can be detected based on the detection intensity of the detection light at the photodetector.

例えば、X座標を検出する際、図10(a)に実線で示すように、X軸方向の一方側X1に位置する2つの検出用光源12を点灯させる一方、X軸方向の他方側X2に位置する2つの検出用光源12を消灯させ、X軸方向の一方側X1から他方側X2に向かって強度が直線的に減少する光強度分布を形成する。次に、図10(b)に実線で示すように、X軸方向の他方側X2に位置する2つの検出用光源12を点灯させる一方、X軸方向の一方側X1に位置する2つの検出用光源12を消灯させ、X軸方向の他方側X2から一方側X1に向かって強度が直線的に減少する光強度分布を形成する。従って、図10(a)に示す光強度分布を形成した期間中における光検出器での検出光の検出強度と、図10(b)に示す光強度分布を形成した期間中における光検出器での検出光の検出強度とを比較すれば対象物体のX座標(X座標データ)を検出することができる。同様に、Y軸方向の一方側Y1から他方側Y2に向かって強度が直線的に減少する光強度分布、およびY軸方向の他方側Y2から一方側Y1に向かって強度が直線的に減少する光強度分布を形成して同様な検出を行えば、対象物体のY座標(Y座標データ)を検出することができる。   For example, when detecting the X coordinate, as indicated by a solid line in FIG. 10A, the two detection light sources 12 located on one side X1 in the X axis direction are turned on, while the other X2 in the X axis direction is turned on. The two detection light sources 12 that are positioned are turned off to form a light intensity distribution in which the intensity decreases linearly from one side X1 in the X-axis direction toward the other side X2. Next, as shown by a solid line in FIG. 10B, the two detection light sources 12 located on the other side X2 in the X axis direction are turned on, while the two detection light sources located on the one side X1 in the X axis direction are turned on. The light source 12 is turned off to form a light intensity distribution in which the intensity decreases linearly from the other side X2 in the X-axis direction toward the one side X1. Therefore, the detection intensity of the detection light in the photodetector during the period in which the light intensity distribution shown in FIG. 10A is formed, and the photodetector in the period in which the light intensity distribution shown in FIG. 10B is formed. X-coordinate (X-coordinate data) of the target object can be detected by comparing the detected intensity of the detected light. Similarly, the light intensity distribution in which the intensity decreases linearly from one side Y1 in the Y-axis direction toward the other side Y2, and the intensity decreases linearly from the other side Y2 in the Y-axis direction toward the one side Y1. If the light intensity distribution is formed and the same detection is performed, the Y coordinate (Y coordinate data) of the target object can be detected.

特開2010−204994号公報JP 2010-204994 A

しかしながら、特許文献1に記載の光学式位置検出装置のように、光強度分布を利用するのに、光出射面あるいは光出射面に対向する背面に凹凸や印刷層等の反射部が均一に形成された導光板を用いると、角部での強度が高くなる一方、角部から離間するに伴って強度が急激に低下する、このため、実際に形成される光強度分布は、図10(a)、(b)に一点鎖線で示すように、強度が直線的に変化しないため、対象物体の位置を正確に検出するのが困難であるという問題点がある。   However, as in the optical position detection device described in Patent Document 1, in order to use the light intensity distribution, the light exit surface or the reflective portion such as the printed layer is uniformly formed on the back surface facing the light exit surface. When the light guide plate is used, the strength at the corner increases, while the strength sharply decreases with distance from the corner. Therefore, the actually formed light intensity distribution is shown in FIG. ) And (b), as indicated by the alternate long and short dash line, since the intensity does not change linearly, it is difficult to accurately detect the position of the target object.

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、導光板によって形成した検出光の光強度分布を利用する方式であっても、対象物体の位置を正確に検出することができる光学式位置検出装置を提供することにある。   In view of the above problems, an object of the present invention is an optical position detection that can accurately detect the position of a target object even if the light intensity distribution of detection light formed by a light guide plate is used. To provide an apparatus.

上記課題を解決するために、本発明は、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、前記検出用光源から出射された検出光が入射する光入射部を複数の角部の各々に備えた外周側面、および該外周側面に交差する光出射面を備えた四角形の導光板と、前記光出射面からの前記検出光の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光検出器と、前記複数の検出用光源が順次点灯した際の前記光検出器での前記検出光の検出強度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、前記導光板には、該導光板の内部を伝播する前記検出光を前記光出射面に向けて反射する反射部が前記角部から離間するに伴って密度が増大する分布をもって設けられていることを特徴とする。   In order to solve the above problems, the present invention is an optical position detection device that optically detects the position of a target object, and includes a plurality of detection light sources that emit detection light and the detection light sources. A rectangular light guide plate having an outer peripheral side surface provided with a light incident part on each of a plurality of corners, a light emitting surface intersecting the outer peripheral side surface, and the detection light from the light emitting surface A light detector that detects the detection light reflected by the target object located in the emission space, and a detection intensity of the detection light at the light detector when the plurality of detection light sources are sequentially turned on. A position detection unit that detects the position of the target object, and the light guide plate includes a reflection unit that reflects the detection light propagating through the light guide plate toward the light exit surface. Provided with a distribution that increases in density as it moves away from It is characterized in that is.

本発明では、導光板の角部に光入射部が設けられているとともに、導光板には、導光板の内部を伝播する検出光を光出射面に向けて反射部が設けられている。このため、光入射部から入射した検出光は、導光板の内部を伝播しながら進行する途中、反射部によって光出射面に向けて偏向され、光出射面から出射される。その結果、導光板に対して光出射面側には、検出光の光強度分布が形成される。また、光検出器での検出光の検出強度は、対象物体が位置する箇所の光強度に対応する。それ故、光検出器での検出光の検出強度に基づいて対象物体の位置を検出することができる。ここで、光入射部は導光板の角部に設けられているため、光出射面からの出射強度は、角部で高く、角部から離間するに伴って急激に低下しようとするが、本発明において、導光板では、反射部が角部から離間するに伴って密度が増大する分布をもって設けられている。このため、角部から離間する位置においては、光出射面からの出射効率が高い。それ故、光出射面に沿う方向では、一方側から他方側に向かって強度が直線的に減少する光強度分布を適正に形成することができるとともに、他方側から一方側に向かって強度が直線的に減少する光強度分布を適正に形成することができる。それ故、導光板によって形成した検出光の光強度分布を利用して対象物体の位置を精度よく検出することができる。   In the present invention, the light incident part is provided at the corner of the light guide plate, and the light guide plate is provided with a reflection part for directing detection light propagating through the light guide plate toward the light exit surface. For this reason, the detection light incident from the light incident part is deflected toward the light emission surface by the reflection part while traveling through the light guide plate and is emitted from the light emission surface. As a result, a light intensity distribution of the detection light is formed on the light exit surface side with respect to the light guide plate. Further, the detection intensity of the detection light by the photodetector corresponds to the light intensity at the location where the target object is located. Therefore, the position of the target object can be detected based on the detection intensity of the detection light at the photodetector. Here, since the light incident part is provided at the corner of the light guide plate, the emission intensity from the light exit surface is high at the corner and tends to rapidly decrease as the distance from the corner increases. In the invention, the light guide plate is provided with a distribution in which the density increases as the reflecting portion is separated from the corner portion. For this reason, in the position spaced apart from a corner | angular part, the emission efficiency from a light-projection surface is high. Therefore, in the direction along the light emitting surface, it is possible to properly form a light intensity distribution in which the intensity decreases linearly from one side to the other side, and the intensity is linear from the other side to the one side. Therefore, the light intensity distribution that decreases can be appropriately formed. Therefore, the position of the target object can be accurately detected using the light intensity distribution of the detection light formed by the light guide plate.

本発明において、前記位置検出部は、前記複数の検出用光源のうち、周方向において隣り合う2つの前記角部に配置された一部の検出用光源を点灯させる一方、他の前記角部に配置された他の検出用光源を消灯させた際の前記光検出器での前記検出光の検出強度、および前記一部の検出用光源を消灯させる一方、前記他の検出用光源を点灯させた際の前記光検出器での前記検出光の検出強度に基づいて、前記対象物体の位置を検出することが好ましい。かかる構成によれば、検出用光源を1つずつ点灯させた場合に比して、検出光の強度が大であるとともに、広い範囲にわたって、強度が直線的に変化する光強度分布を形成することができる。   In the present invention, the position detector turns on a part of the light sources for detection arranged at two corners adjacent to each other in the circumferential direction among the plurality of light sources for detection, The detection intensity of the detection light at the photodetector when the other detection light sources arranged are turned off, and the part of the detection light sources are turned off, while the other detection light sources are turned on. It is preferable to detect the position of the target object based on the detection intensity of the detection light at the photo detector. According to such a configuration, compared to the case where the light sources for detection are turned on one by one, the intensity of the detection light is large, and a light intensity distribution in which the intensity varies linearly over a wide range is formed. Can do.

本発明において、前記導光板では、前記複数の角部のうち、対角に位置する角部同士を結んだ2つの仮想線の交点から辺部に向かって前記反射部の密度が減少していることが好ましい。導光板の辺部付近では、かかる辺部を挟む角部に設けられた検出用光源から出射された検出光の強度が合成される。従って、対角に位置する角部同士を結んだ2つの仮想線の交点から辺部に向かって反射部の密度を減少させれば、光出射面に沿う方向において、強度が直線的に変化する光強度分布を適正に形成することができる。   In this invention, in the said light-guide plate, the density of the said reflection part is reducing toward the edge part from the intersection of the two virtual lines which connected the corner parts located diagonally among these corners. It is preferable. In the vicinity of the side part of the light guide plate, the intensity of the detection light emitted from the light source for detection provided at the corner part sandwiching the side part is synthesized. Therefore, if the density of the reflection part is decreased from the intersection of two imaginary lines connecting the corners located diagonally toward the side part, the intensity changes linearly in the direction along the light exit surface. The light intensity distribution can be formed appropriately.

本発明において、前記導光板において、前記角部から前記交点に向かって前記反射部の密度が増大していく度合いは、前記角部から前記交点と前記辺部との間に向かって前記反射部の密度が増大していく度合いより小であることが好ましい。導光板の辺部付近では、かかる辺部を挟む角部に設けられた検出用光源から出射された検出光の強度が合成される。従って、角部から交点に向かって反射部の密度が増大していく度合いを、角部から交点と辺部との間に向かって反射部の密度が増大していく度合いより小とすれば、光出射面に沿う方向において、強度が直線的に変化する光強度分布を適正に形成することができる。   In the present invention, in the light guide plate, the degree of increase in the density of the reflection portion from the corner portion toward the intersection is determined between the reflection portion and the side portion from the corner portion. The density is preferably smaller than the degree of increase in density. In the vicinity of the side part of the light guide plate, the intensity of the detection light emitted from the light source for detection provided at the corner part sandwiching the side part is synthesized. Accordingly, if the degree of increase in the density of the reflection part from the corner toward the intersection is smaller than the degree of increase in the density of the reflection part from the corner to the intersection and the side, A light intensity distribution in which the intensity changes linearly in the direction along the light exit surface can be appropriately formed.

本発明において、前記導光板において前記複数の角部のうち、対角に位置する角部同士を結んだ2つの仮想線の交点と、前記光出射面からの前記検出光の出射空間に設定された検出対象空間において対角に位置する角部同士を結んだ2つの仮想線の交点とがずれている構成を採用してもよい。本発明によれば、反射部の分布によって、適正な強度分布を形成することができるので、導光板の中心(対角に位置する角部同士を結んだ2つの仮想線の交点)と、検出対象空間の中心(対角に位置する角部同士を結んだ2つの仮想線の交点)とがずれている場合でも、検出対象空間全体に適正な光強度分布を形成することができる。   In the present invention, the light guide plate is set to an intersection of two virtual lines that connect diagonal corners among the plurality of corners, and an emission space of the detection light from the light exit surface. Alternatively, a configuration may be adopted in which the intersection of two imaginary lines connecting the corners located diagonally in the detection target space is shifted. According to the present invention, since an appropriate intensity distribution can be formed by the distribution of the reflection portion, the center of the light guide plate (the intersection of two imaginary lines connecting corner portions located diagonally) and detection Even when the center of the target space (the intersection of two imaginary lines connecting corners located diagonally) is deviated, an appropriate light intensity distribution can be formed in the entire detection target space.

本発明において、前記反射部は、前記導光板において前記光出射面に対向する背面に形成された凹凸(凸部または/および凹部)、前記導光板において前記光出射面に対向する背面に形成されたドット状の印刷層、あるいは前記導光板中に分散する粒子である構成を採用することができる。   In the present invention, the reflection portion is formed on the back surface of the light guide plate facing the light emitting surface, and is formed on the back surface facing the light emitting surface of the light guide plate. The structure which is a dot-like printing layer or particles dispersed in the light guide plate can be employed.

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、表示装置の表示面と重なる位置に検出対象空間を設定した場合でも、検出光が画像の視認を妨げない。また、表示装置の表示面と重なる位置に検出対象空間を設定した場合でも、検出光と表示光の波長が異なるので、導光板に設けた反射部が画像の表示を妨げない。   In the present invention, the detection light is preferably infrared light. According to such a configuration, since the detection light is not visually recognized, even when the detection target space is set at a position overlapping the display surface of the display device, the detection light does not hinder visual recognition of the image. Further, even when the detection target space is set at a position overlapping with the display surface of the display device, the wavelengths of the detection light and the display light are different, so that the reflection portion provided on the light guide plate does not hinder the display of the image.

本発明を適用した位置検出機能付き機器の要部等を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the principal part etc. of the apparatus with a position detection function to which this invention is applied. 本発明を適用した光学式位置検出装置で用いた検出光の説明図である。It is explanatory drawing of the detection light used with the optical position detection apparatus to which this invention is applied. 本発明を適用した光学式位置検出装置の導光板に設けた反射部の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the reflection part provided in the light-guide plate of the optical position detection apparatus to which this invention is applied. 本発明を適用した光学式位置検出装置の導光板に設けた反射部の分布を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows distribution of the reflection part provided in the light-guide plate of the optical position detection apparatus to which this invention is applied. 本発明を適用した光学式位置検出装置において検出用光源を1つずつ点灯させたときに形成される光強度分布の説明図である。It is explanatory drawing of the light intensity distribution formed when the light source for a detection is lighted one by one in the optical position detection apparatus to which this invention is applied. 本発明を適用した光学式位置検出装置において検出用光源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。It is explanatory drawing which shows a mode that the light source for a detection is lighted sequentially with a predetermined pattern in the optical position detection apparatus to which this invention is applied, and light intensity distribution is formed. 本発明を適用した光学式位置検出装置において、検出用光源から出射された検出光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。It is explanatory drawing which shows a mode that the light intensity distribution for coordinate detection is formed with the detection light radiate | emitted from the light source for a detection in the optical position detection apparatus to which this invention is applied. 本発明を適用した光学式位置検出装置での位置検出原理を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the position detection principle in the optical position detection apparatus to which this invention is applied. 本発明を適用した別の位置検出機能付き機器の説明図である。It is explanatory drawing of another apparatus with a position detection function to which this invention is applied. 従来の光学式位置検出装置の説明図である。It is explanatory drawing of the conventional optical position detection apparatus.

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、表示装置の表示面等の情報が表示される視認面に沿う方向において互いに交差する軸をX軸およびY軸とし、X軸およびY軸に交差する軸をZ軸として説明する。従って、Z軸方向は、視認面に対して交差する方向である。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、Z軸方向において視認面(表示面)から離間する方向(一方側)をZ1側とし、他方側をZ2側として示してある。また、以下の説明で参照する図においては、各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならしめてある。   Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, the axes that intersect each other in the direction along the viewing surface on which information such as the display surface of the display device is displayed are defined as the X axis and the Y axis, and the axes that intersect the X axis and the Y axis are the Z axis. Will be described. Therefore, the Z-axis direction is a direction that intersects the viewing surface. 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, the other side is the Y2 side, The direction (one side) away from the viewing surface (display surface) is shown as the Z1 side, and the other side is shown as the Z2 side. In the drawings referred to in the following description, the scales of the respective members are different from each other in order to make each member large enough to be recognized on the drawings.

[位置検出機能付き機器の構成]
(位置検出機能付き機器の全体構成)
図1は、本発明を適用した位置検出機能付き機器の要部等を示す説明図であり、図1(a)、(b)は、位置検出機能付き機器において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、本発明を適用した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。
[Configuration of equipment with position detection function]
(Overall configuration of equipment with position detection function)
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a main part of a device with a position detection function to which the present invention is applied, and FIGS. 1A and 1B are used for an optical position detection device in a device with a position detection function. It is explanatory drawing which shows the layout etc. of an optical component, and explanatory drawing which shows the electrical structure of an optical position detection apparatus. FIG. 2 is an explanatory diagram of the detection light used in the optical position detection device to which the present invention is applied. FIGS. 2A, 2B, and 2C show the light reflected by the target object as a photodetector. Is an explanatory diagram showing the state of being received by a plane, an explanatory diagram showing a sectional view of the light reflected by the target object being received by the photodetector, and an explanation showing the attenuation state of the detected light in the light guide plate FIG.

図1(a)および図2(a)、(b)に示すように、本形態の位置検出機能付き機器100は、有機エレクトロルミネッセンス装置やプラズマ表示装置等の直視型電気光学装置からなる表示装置8(視認面構成部材)と、表示装置8の視認面80(表示面)側に位置する対象物体Obの位置を光学的に検出する光学式位置検出装置10とを有している。   As shown in FIGS. 1 (a), 2 (a), and 2 (b), the apparatus 100 with a position detection function of the present embodiment is a display device including a direct-view electro-optical device such as an organic electroluminescence device or a plasma display device. 8 (viewing surface constituent member) and an optical position detection device 10 for optically detecting the position of the target object Ob located on the viewing surface 80 (display surface) side of the display device 8.

光学式位置検出装置10は、視認面80に対してZ軸方向の一方側Z1で重なる空間を検出対象空間10R(検出光L2の出射空間)としており、検出光L2を出射する複数の検出用光源12(検出用光源12A〜12D)と、検出用光源12から出射された検出光L2のうち、検出対象空間10R内において対象物体Obで反射した検出光L3の一部を検出する光検出器30とを備えている。   The optical position detection device 10 uses a space that overlaps the viewing surface 80 on one side Z1 in the Z-axis direction as a detection target space 10R (an emission space of the detection light L2), and a plurality of detection light beams that emit the detection light L2. Among the light source 12 (detection light sources 12A to 12D) and the detection light L2 emitted from the detection light source 12, a photodetector that detects a part of the detection light L3 reflected by the target object Ob in the detection target space 10R. 30.

本形態においては、複数の検出用光源12として、4つの検出用光源12A〜12Dが用いられている。複数の検出用光源12はいずれも、LED(発光ダイオード)等により構成され、赤外光からなる検出光L2を発散光として出射する。すなわち、検出光L2は、指等の対象物体Obにより効率的に反射される波長域を有することが好ましいことから、人体の表面での反射率の高い赤外域にピークを備えている。例えば、検出光L2は、可視光領域に近い近赤外線、例えば波長850nm付近にピークを有する光である。   In the present embodiment, four detection light sources 12 </ b> A to 12 </ b> D are used as the plurality of detection light sources 12. Each of the plurality of light sources for detection 12 is configured by an LED (light emitting diode) or the like, and emits detection light L2 made of infrared light as diverging light. That is, since the detection light L2 preferably has a wavelength region that is efficiently reflected by the target object Ob such as a finger, the detection light L2 has a peak in the infrared region where the reflectance on the surface of the human body is high. For example, the detection light L2 is near infrared light close to the visible light region, for example, light having a peak near the wavelength of 850 nm.

また、本形態の光学式位置検出装置10は、ポリカーボネートやアクリル樹脂等の透明な樹脂板等からなる導光板13を備えており、検出用光源12から出射された検出光L2は、導光板13を介してZ軸方向の一方側Z1に出射され、かかる検出光L2が出射される空間によって検出対象空間10Rが構成されている。ここで、導光板13は表示装置8に対してZ軸方向の一方側Z1に重ねて配置されている。このため、表示装置8が生成した画像は、導光板13の光出射面13sに表示される。それ故、本形態では、導光板13の光出射面13sは、表示装置8の実質的な表示面として利用される。   Further, the optical position detection device 10 of this embodiment includes a light guide plate 13 made of a transparent resin plate such as polycarbonate or acrylic resin, and the detection light L2 emitted from the light source for detection 12 is the light guide plate 13. The detection target space 10 </ b> R is configured by a space that is emitted to one side Z <b> 1 in the Z-axis direction and through which the detection light L <b> 2 is emitted. Here, the light guide plate 13 is disposed so as to overlap the display device 8 on one side Z1 in the Z-axis direction. For this reason, the image generated by the display device 8 is displayed on the light exit surface 13 s of the light guide plate 13. Therefore, in this embodiment, the light emission surface 13 s of the light guide plate 13 is used as a substantial display surface of the display device 8.

本形態において、導光板13は、略長方形の平面形状を有しており、導光板13において、検出対象空間10Rに向いている面が光出射面13sであり、光出射面13sに交差する外周側面13mにおいて、4つの角部13a〜13dには、4つの検出用光源12(検出用光源12A〜12D)が発光面を向けている。従って、導光板13の角部13a〜13dは、検出用光源12から出射された検出光L2が入射する光入射部13e〜13hとして用いられている。本形態において、光入射部13e〜13hは、角部13a〜13dを面取りした部分からなる。また、4つの検出用光源12は、導光板13において対角に位置する角部に中心光軸を向けている。より具体的には、角部13aに配置された検出用光源12Aは、対角の角部13bに中心光軸を向け、角部13bに配置された検出用光源12Bは、対角の角部13aに中心光軸を向けている。同様に、角部13cに配置された検出用光源12Cは、対角の角部13dに中心光軸を向け、角部13dに配置された検出用光源12Dは、対角の角部13cに中心光軸を向けている。   In this embodiment, the light guide plate 13 has a substantially rectangular planar shape, and the surface of the light guide plate 13 facing the detection target space 10R is the light emission surface 13s, and the outer periphery intersecting the light emission surface 13s. In the side surface 13m, four detection light sources 12 (detection light sources 12A to 12D) face the light emitting surfaces at the four corner portions 13a to 13d. Accordingly, the corner portions 13a to 13d of the light guide plate 13 are used as light incident portions 13e to 13h on which the detection light L2 emitted from the detection light source 12 is incident. In this embodiment, the light incident portions 13e to 13h are formed by chamfering the corner portions 13a to 13d. Further, the four light sources for detection 12 have their center optical axes directed to corners located diagonally in the light guide plate 13. More specifically, the detection light source 12A arranged at the corner 13a has the central optical axis directed to the diagonal corner 13b, and the detection light source 12B arranged at the corner 13b is a diagonal corner. The central optical axis is directed to 13a. Similarly, the detection light source 12C arranged at the corner 13c has the central optical axis directed to the diagonal corner 13d, and the detection light source 12D arranged at the corner 13d is centered at the diagonal corner 13c. The optical axis is pointing.

また、導光板13の背面13tには、後述するように、微細な凹凸等からなる反射部が設けられており、このような反射部によって、角部13a〜13dから入射して内部を伝播する検出光L2は、その伝播方向に進むに従って徐々に偏向されて光出射面13sよりZ軸方向の一方側Z1に向けて出射される。例えば、検出用光源12Aから出射された検出光L2aは、導光板13の内部において矢印Aで示す方向に進行しながら、光出射面13sから出射される。検出用光源12Bから出射された検出光L2bは、導光板13の内部において矢印Aで示す方向とは逆方向に進行しながら、光出射面13sから出射される。検出用光源12Cから出射された検出光L2cは、導光板13の内部において矢印Cで示す方向に進行しながら、光出射面13sから出射される。検出用光源12Dから出射された検出光L2dは、導光板13の内部において矢印Cで示す方向とは逆方向に進行しながら、光出射面13sから出射される。   Further, as will be described later, a reflective portion made of fine irregularities or the like is provided on the back surface 13t of the light guide plate 13, and such a reflective portion is incident from the corner portions 13a to 13d and propagates inside. The detection light L2 is gradually deflected as it travels in the propagation direction, and is emitted from the light exit surface 13s toward one side Z1 in the Z-axis direction. For example, the detection light L2a emitted from the detection light source 12A is emitted from the light emission surface 13s while traveling in the direction indicated by the arrow A inside the light guide plate 13. The detection light L2b emitted from the detection light source 12B is emitted from the light emission surface 13s while traveling in the direction opposite to the direction indicated by the arrow A inside the light guide plate 13. The detection light L2c emitted from the detection light source 12C is emitted from the light emission surface 13s while traveling in the direction indicated by the arrow C inside the light guide plate 13. The detection light L2d emitted from the detection light source 12D is emitted from the light emission surface 13s while traveling in the direction opposite to the direction indicated by the arrow C inside the light guide plate 13.

かかる構成の光学式位置検出装置10においては、例えば、導光板13から検出対象空間10Rに出射される検出光L2aの光量は、図2(c)に実線で示すように、検出用光源12Aからの距離に伴って減衰する。また、導光板13から検出対象空間10Rに出射される検出光L2bの光量は、図2(c)に点線で示すように、検出用光源12Bからの距離に伴って減衰する。他の検出用光源12C、12Dから出射された検出光L2c、L2dも同様に減衰しながら光出射面13sから出射される。従って、検出光L2は、図4や図6等を参照して後述する光強度分布を検出対象空間10Rに形成する。   In the optical position detection device 10 having such a configuration, for example, the light amount of the detection light L2a emitted from the light guide plate 13 to the detection target space 10R is from the detection light source 12A as shown by a solid line in FIG. Decreases with distance. Further, the amount of the detection light L2b emitted from the light guide plate 13 to the detection target space 10R attenuates with the distance from the detection light source 12B, as indicated by a dotted line in FIG. Similarly, the detection lights L2c and L2d emitted from the other detection light sources 12C and 12D are emitted from the light emission surface 13s while being attenuated. Therefore, the detection light L2 forms a light intensity distribution, which will be described later with reference to FIGS. 4 and 6, etc., in the detection target space 10R.

なお、導光板13の光出射側には、検出光L2a〜L2dの均一化を図るために、必要に応じて、プリズムシートや光散乱板等の光学シートが配置される場合もある。また、本形態では、検出光L2として赤外光が用いられており、表示装置8において画像の表示に用いられる光(可視光)とは波長が相違する。このため、導光板13の背面13tあるいは光出射面13sに赤外光に対する凹凸等の反射部を設けても、画像の表示には大きな支障がない。   An optical sheet such as a prism sheet or a light scattering plate may be disposed on the light exit side of the light guide plate 13 as necessary in order to make the detection lights L2a to L2d uniform. In this embodiment, infrared light is used as the detection light L2, and the wavelength is different from the light (visible light) used for displaying an image in the display device 8. For this reason, even if the back surface 13t of the light guide plate 13 or the light emitting surface 13s is provided with a reflection portion such as irregularities with respect to infrared light, there is no significant problem in image display.

(光検出器30の構成)
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、検出対象空間10Rの外側のうち、導光板13の辺部の略中央位置で検出対象空間10Rに光検出器を向けている。本形態において、光検出器30は、検出光L2の中心ピークと略重なる位置に感度領域を備えたフォトダイオード等からなる。
(Configuration of the photodetector 30)
The photodetector 30 includes a light receiving element such as a photodiode or a phototransistor, and the photodetector is directed to the detection target space 10R at a substantially central position of a side portion of the light guide plate 13 outside the detection target space 10R. . In the present embodiment, the photodetector 30 is composed of a photodiode or the like having a sensitivity region at a position substantially overlapping with the center peak of the detection light L2.

(参照用光源12Rの構成)
さらに、本形態の光学式位置検出装置10は、検出対象空間10Rを経由せずに光検出器30に参照光Lrを入射させる参照用光源12Rを備えており、かかる参照用光源12Rは、検出用光源12と同様、可視光領域に近い近赤外線、例えば波長850nm付近にピークを有する光を発散光として出射するLEDである。このような参照用光源12Rを利用すれば、検出用光源12A〜12Dや光検出器30の初期条件を設定する際、参照用光源12Rから出射された参照光Lrの光検出器30での検出強度を基準とすることができる。また、後述する方法で対象物体ObのX座標、Y座標およびZ座標を検出する際、光検出器30での参照光Lrの検出強度と、対象物体Obで反射した検出光L3の光検出器30での検出強度とを比較した結果等を利用することができる。
(Configuration of the light source for reference 12R)
Furthermore, the optical position detection device 10 of the present embodiment includes a reference light source 12R that causes the reference light Lr to enter the photodetector 30 without passing through the detection target space 10R, and the reference light source 12R is detected. Like the light source 12, the LED emits near infrared light close to the visible light region, for example, light having a peak near the wavelength of 850 nm as divergent light. When such a reference light source 12R is used, when the initial conditions of the detection light sources 12A to 12D and the photodetector 30 are set, the detection of the reference light Lr emitted from the reference light source 12R by the photodetector 30 is performed. It can be based on strength. Further, when detecting the X coordinate, the Y coordinate, and the Z coordinate of the target object Ob by a method to be described later, the detection intensity of the reference light Lr by the photodetector 30 and the photodetector of the detection light L3 reflected by the target object Ob. The result of comparison with the detected intensity at 30 can be used.

(光学式位置検出装置10の電気的構成)
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)および参照用光源12R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)および参照用光源12Rを駆動する光源駆動回路140(光源駆動回路140a〜140d、140r)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)および参照用光源12Rの点灯を制御する光源制御部145とを備えている。
(Electrical configuration of the optical position detection device 10)
As shown in FIG. 1B, the optical position detection device 10 detects from a light source driving unit 14 that drives a detection light source 12 (detection light sources 12 </ b> A to 12 </ b> D) and a reference light source 12 </ b> R, and a photodetector 30. The light source drive unit 14 and the position detection unit 50 are configured in a common semiconductor integrated circuit 500, for example. The light source driver 14 detects the light source 12 (detection light sources 12A to 12D) and the light source drive circuit 140 (light source drive circuits 140a to 140d, 140r) for driving the reference light source 12R and the light source drive circuit 140. And a light source control unit 145 that controls lighting of the reference light source 12R (detection light sources 12A to 12D) and the reference light source 12R.

位置検出部50は、信号処理部55と座標検出部56とを備えており、座標検出部56は、光検出器30での検出結果に基づいて対象物体Obの位置(座標データ)を検出する。本形態において、座標検出部56は、X座標検出部51、Y座標検出部52およびZ座標検出部53を備えている。光源制御部145と位置検出部50とは、信号線で接続されており、検出用光源12に対する駆動と位置検出部50での検出動作とは、連動して行われる。また、位置検出部50は、表示装置8に電気的に接続されており、対象物体Obの位置や動きによって、表示装置8で表示される画像を切り換えることができる。また、対象物体Obの位置や動きと、表示装置8で表示される画像との位置関係によって情報を入力することができる。   The position detection unit 50 includes a signal processing unit 55 and a coordinate detection unit 56. The coordinate detection unit 56 detects the position (coordinate data) of the target object Ob based on the detection result of the photodetector 30. . In this embodiment, the coordinate detection unit 56 includes an X coordinate detection unit 51, a Y coordinate detection unit 52, and a Z coordinate detection unit 53. The light source control unit 145 and the position detection unit 50 are connected by a signal line, and the driving of the detection light source 12 and the detection operation of the position detection unit 50 are performed in conjunction with each other. The position detection unit 50 is electrically connected to the display device 8 and can switch an image displayed on the display device 8 according to the position or movement of the target object Ob. Further, information can be input based on the positional relationship between the position and movement of the target object Ob and the image displayed on the display device 8.

(導光板13の反射部の構成)
図3は、本発明を適用した光学式位置検出装置10の導光板13に設けた反射部の構成を示す説明図であり、図3(a)、(b)、(c)、(d)は、丸穴状の凹部からなる反射部の説明図、プリズム状の凹部からなる反射部の説明図、印刷層からなる反射部の説明図、および散乱粒子からなる反射部の説明図である。図4は、本発明を適用した光学式位置検出装置10の導光板13に設けた反射部の分布を示す説明図であり、図4(a)、(b)、(c)は、反射部の分布を立体的に示す説明図、反射部の分布を濃淡で示す説明図、および図4(b)に矢印R1、R2で示す方向における反射部の密度を示す説明図である。
(Configuration of the reflective portion of the light guide plate 13)
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the configuration of the reflecting portion provided on the light guide plate 13 of the optical position detection device 10 to which the present invention is applied, and FIGS. 3 (a), 3 (b), 3 (c) and 3 (d). These are explanatory drawing of the reflective part which consists of a round hole-shaped recessed part, explanatory drawing of the reflective part which consists of prism-shaped recessed parts, explanatory drawing of the reflective part which consists of printed layers, and explanatory drawing of the reflective part which consists of scattering particles. FIG. 4 is an explanatory view showing the distribution of the reflecting portions provided on the light guide plate 13 of the optical position detecting device 10 to which the present invention is applied. FIGS. 4 (a), 4 (b), and 4 (c) are the reflecting portions. 5 is an explanatory diagram showing the distribution of the three-dimensionally, an explanatory diagram showing the distribution of the reflecting portion in shades, and an explanatory diagram showing the density of the reflecting portion in the direction indicated by arrows R1 and R2 in FIG.

図3に示すように、本形態の光学式位置検出装置10に用いた導光板13において、その導光板13の背面13tには反射部13rが設けられている。かかる反射部13rのうち、図3(a)に示す反射部13rは、導光板13の背面13tに設けた丸穴状の凹部からなり、導光板13の内部を伝播する検出光L2は、反射部13rの壁面に当たって反射し、光出射面13sに向けて偏向される。図3(b)に示す反射部13rは、導光板13の背面13tに設けたプリズム状凹部からなり、導光板13の内部を伝播する検出光L2は、反射部13rの斜面に当たって反射し、光出射面13sに向けて偏向される。図3(c)に示す反射部13rは、導光板13の背面13tに設けたドット状の印刷層からなり、導光板13の内部を伝播する検出光L2は、反射部13rに当たって反射し、光出射面13sに向けて偏向される。本形態において、印刷層は、白色や黄色等、赤外光を効率よく反射するインクその他の材料からなる。なお、反射部13rを印刷層によって構成する場合、印刷層のドット密度によって分布を制御する他、赤外光に対する反射効率が相違する印刷層を複数用いて、反射部13rの密度を所定の分布としてもよい。図3(d)に示す反射部13rは、微細な粒子からなり、導光板13の内部を伝播する検出光L2は、反射部13rに当たって反射し、光出射面13sに向けて偏向される。   As shown in FIG. 3, in the light guide plate 13 used in the optical position detection device 10 of the present embodiment, a reflective portion 13 r is provided on the back surface 13 t of the light guide plate 13. Among the reflecting portions 13r, the reflecting portion 13r shown in FIG. 3A is formed of a round hole-shaped recess provided on the back surface 13t of the light guide plate 13, and the detection light L2 propagating through the light guide plate 13 is reflected. The light hits the wall surface of the portion 13r, is reflected, and is deflected toward the light emitting surface 13s. The reflecting portion 13r shown in FIG. 3 (b) is formed of a prism-shaped recess provided on the back surface 13t of the light guide plate 13, and the detection light L2 propagating through the light guide plate 13 strikes the inclined surface of the reflecting portion 13r and is reflected. It is deflected toward the exit surface 13s. The reflective portion 13r shown in FIG. 3C is composed of a dot-like print layer provided on the back surface 13t of the light guide plate 13, and the detection light L2 propagating through the light guide plate 13 strikes the reflective portion 13r and is reflected. It is deflected toward the exit surface 13s. In this embodiment, the printing layer is made of ink or other material that efficiently reflects infrared light, such as white or yellow. In addition, when the reflection part 13r is comprised by a printing layer, in addition to controlling distribution by the dot density of a printing layer, the density of the reflection part 13r is made into predetermined distribution using multiple printing layers from which the reflection efficiency with respect to infrared light differs. It is good. The reflection part 13r shown in FIG. 3D is made of fine particles, and the detection light L2 propagating through the light guide plate 13 is reflected by the reflection part 13r and deflected toward the light emission surface 13s.

本形態において、反射部13rは、図4に示すように、角部13a〜13dから離間するに伴って密度が増大する分布をもって設けられている。より具体的には、図4(a)、(b)に示すように、導光板13において、複数の角部13a〜13dのうち、対角に位置する角部同士を結んだ2つの仮想線の交点を中心O13としたとき、反射部13rは、中心O13で最も高く、周辺部に向かって密度が単調に低下している。従って、反射部13rは、中心O13から角部13a〜13dに向かって密度が単調に低下している。また、反射部13rは、中心O13から辺部13nに向かって密度が単調に低下している。   In this embodiment, as shown in FIG. 4, the reflection portion 13 r is provided with a distribution in which the density increases as the distance from the corner portions 13 a to 13 d increases. More specifically, as shown in FIGS. 4A and 4B, in the light guide plate 13, two imaginary lines connecting the corners located diagonally among the plurality of corners 13 a to 13 d. When the intersection point is the center O13, the reflecting portion 13r is the highest at the center O13, and the density decreases monotonously toward the peripheral portion. Therefore, the density of the reflecting portion 13r monotonously decreases from the center O13 toward the corner portions 13a to 13d. Further, the density of the reflecting portion 13r monotonously decreases from the center O13 toward the side portion 13n.

ここで、図4(b)に矢印R1で示すように、角部13a〜13dから中心O13に向かって反射部13rの密度が増大していく度合いは、図4(c)に実線R1で示すように表され、図4(b)に矢印R2で示すように、角部13a〜13dから中心O13と辺部13nとの間に向かって反射部13rの密度が増大していく度合いは、図4(c)に実線R2で示すように表される。図4(c)に実線R1、R2で示す密度変化を比較すればわかるように、角部13a〜13dから中心O13に向かって反射部13rの密度が増大していく度合いは、角部13a〜13dから中心O13と辺部13nとの間に向かって反射部13rの密度が増大していく度合いに比して小さくなっている。   Here, as indicated by an arrow R1 in FIG. 4B, the degree to which the density of the reflecting portion 13r increases from the corners 13a to 13d toward the center O13 is indicated by a solid line R1 in FIG. 4C. As shown by an arrow R2 in FIG. 4B, the degree to which the density of the reflecting portion 13r increases from the corner portions 13a to 13d between the center O13 and the side portion 13n is shown in FIG. It is represented as indicated by a solid line R2 in FIG. As can be seen by comparing the density changes indicated by solid lines R1 and R2 in FIG. 4C, the degree to which the density of the reflecting portion 13r increases from the corner portions 13a to 13d toward the center O13 is determined from the corner portions 13a to 13c. It is smaller than the degree of increase in the density of the reflecting portion 13r from 13d toward the center O13 and the side portion 13n.

このため、本形態では、図5および図7を参照して以下に説明するように、検出対象空間10Rに検出光L2の強度が直線的に変化する光強度分布を形成することができる。   For this reason, in this embodiment, as described below with reference to FIGS. 5 and 7, a light intensity distribution in which the intensity of the detection light L2 linearly changes can be formed in the detection target space 10R.

(光強度分布の説明)
図5は、本発明を適用した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1つずつ点灯させたときに形成される光強度分布の説明図である。図6は、図5は、本発明を適用した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7は、本発明を適用した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6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。
(Explanation of light intensity distribution)
FIG. 5 is an explanatory diagram of the light intensity distribution formed when the detection light sources 12 (detection light sources 12A to 12D) are turned on one by one in the optical position detection device 10 to which the present invention is applied. FIG. 6 shows a state in which a light intensity distribution is formed by sequentially turning on the detection light sources 12 (detection light sources 12A to 12D) in a predetermined pattern in the optical position detection device 10 to which the present invention is applied. It is explanatory drawing. FIG. 7 is an explanatory diagram showing a state in which a light intensity distribution for coordinate detection is formed by the detection light L2 emitted from the detection light source 12 in the optical position detection device 10 to which the present invention is applied. In FIG. 6, the detection light source 12 that is lit is represented in gray.

図1(a)、図2(a)および図5において、本形態の光学式位置検出装置10では、検出用光源12Aが点灯する一方、他の検出用光源12B〜12Dが消灯状態にあると、検出対象空間10Rには、X軸方向の一方側X1およびY軸方向の一方側Y1の角部をピークとする光強度分布が形成され(図5(a)参照)、かかる光強度分布において強度は直線的に変化している。また、検出用光源12Bが点灯する一方、他の検出用光源12A、12C、12Dが消灯状態にあると、検出対象空間10Rには、X軸方向の他方側X2およびY軸方向の他方側Y2の角部をピークとする光強度分布が形成され(図5(b)参照)、かかる光強度分布において強度は直線的に変化している。また、検出用光源12Cが点灯する一方、他の検出用光源12A、12B、12Dが消灯状態にあると、検出対象空間10Rには、X軸方向の他方側X2およびY軸方向の一方側Y1の角部をピークとする光強度分布が形成され(図5(c)参照)、かかる光強度分布において強度は直線的に変化している。また、検出用光源12Dが点灯する一方、他の検出用光源12A〜12Cが消灯状態にあると、検出対象空間10Rには、X軸方向の一方側X1およびY軸方向の他方側Y2の角部をピークとする光強度分布が形成され(図5(d)参照)、かかる光強度分布において、強度は直線的に変化している。   In FIG. 1A, FIG. 2A, and FIG. 5, in the optical position detection device 10 of the present embodiment, when the detection light source 12A is turned on, the other detection light sources 12B to 12D are turned off. In the detection target space 10R, a light intensity distribution having peaks at the corners on one side X1 in the X-axis direction and one side Y1 in the Y-axis direction is formed (see FIG. 5A). The intensity varies linearly. When the detection light source 12B is turned on and the other detection light sources 12A, 12C, and 12D are turned off, the detection target space 10R has the other side X2 in the X-axis direction and the other side Y2 in the Y-axis direction. A light intensity distribution having a peak at the corner is formed (see FIG. 5B), and the intensity varies linearly in the light intensity distribution. Further, when the detection light source 12C is turned on while the other detection light sources 12A, 12B, and 12D are turned off, the other side X2 in the X-axis direction and the one side Y1 in the Y-axis direction are placed in the detection target space 10R. A light intensity distribution having a peak at the corner is formed (see FIG. 5C), and the intensity changes linearly in the light intensity distribution. In addition, when the detection light source 12D is turned on and the other detection light sources 12A to 12C are turned off, the detection target space 10R has corners on one side X1 in the X-axis direction and the other side Y2 in the Y-axis direction. A light intensity distribution having a peak at the portion is formed (see FIG. 5D), and in this light intensity distribution, the intensity changes linearly.

従って、図6に示すように、複数の検出用光源12のうち、導光板13において周方向において隣り合う2つの角部に配置された一部の検出用光源12を点灯させる一方、導光板13において他の角部に配置された他の検出用光源を消灯させると、図7を参照して説明する光強度分布を形成することができ、かかる光強度分布によれば、1つの検出用光源12を点灯させた場合に比して強度が大の光強度分布を形成することができる。より具体的には、図6(a)に示すように、検出用光源12A、12Dが点灯状態にあって他の検出用光源12B、12Cが消灯状態にあると、図7(a)に示すように、X軸方向の一方側X1から他方側X2に向かって検出光の強度が単調減少するX座標検出用第1光強度分布L2Xa(第1座標検出用第1光強度分布)が形成される。本形態において、X座標検出用第1光強度分布L2Xaでは、X軸方向の一方側X1から他方側X2に向かって検出光L2の強度が直線的に減少し、かつ、Y軸方向では、検出光L2の強度が一定である。   Accordingly, as shown in FIG. 6, among the plurality of detection light sources 12, a part of the detection light sources 12 arranged at two corners adjacent to each other in the circumferential direction in the light guide plate 13 are turned on, while the light guide plate 13. 7 is turned off, the light intensity distribution described with reference to FIG. 7 can be formed. According to the light intensity distribution, one light source for detection can be formed. A light intensity distribution having a higher intensity than that when the lamp 12 is turned on can be formed. More specifically, as shown in FIG. 6A, when the detection light sources 12A and 12D are in the on state and the other detection light sources 12B and 12C are in the off state, as shown in FIG. Thus, the first light intensity distribution L2Xa for X coordinate detection (first light intensity distribution for first coordinate detection) in which the intensity of the detected light monotonously decreases from one side X1 in the X-axis direction toward the other side X2 is formed. The In this embodiment, in the first light intensity distribution L2Xa for X coordinate detection, the intensity of the detection light L2 linearly decreases from one side X1 in the X-axis direction to the other side X2, and detection is performed in the Y-axis direction. The intensity of the light L2 is constant.

これに対して、図6(b)に示すように、検出用光源12B、12Cが点灯状態にあって他の検出用光源12A、12Dが消灯状態にあると、図7(b)に示すように、X軸方向の他方側X2から一方側X1に向かって検出光の強度が単調減少するX座標検出用第2光強度分布L2Xb(第1座標検出用第2光強度分布)が形成される。本形態において、X座標検出用第2光強度分布L2Xbでは、X軸方向の他方側X2から一方側X1に向かって検出光L2の強度が直線的に減少し、かつ、Y軸方向では、検出光L2の強度が一定である。   On the other hand, as shown in FIG. 6B, when the detection light sources 12B and 12C are turned on and the other detection light sources 12A and 12D are turned off, as shown in FIG. In addition, an X coordinate detection second light intensity distribution L2Xb (first coordinate detection second light intensity distribution) in which the intensity of the detection light monotonously decreases from the other side X2 in the X-axis direction toward the one side X1 is formed. . In this embodiment, in the X-coordinate detection second light intensity distribution L2Xb, the intensity of the detection light L2 linearly decreases from the other side X2 in the X-axis direction toward the one side X1, and in the Y-axis direction, the detection is performed. The intensity of the light L2 is constant.

ここで、導光板13および検出対象空間10Rは、Z軸方向からみたときいずれも長方形であって、双方の中心が一致している。それ故、導光板13を基準に光強度分布をX軸方向で対称に形成すれば、検出対象空間10Rにおいても、光強度分布をX軸方向で対称に形成することができる。   Here, the light guide plate 13 and the detection target space 10R are both rectangular when viewed from the Z-axis direction, and the centers of both coincide with each other. Therefore, if the light intensity distribution is formed symmetrically in the X-axis direction with reference to the light guide plate 13, the light intensity distribution can be formed symmetrically in the X-axis direction even in the detection target space 10R.

また、図6(c)に示すように、検出用光源12A、12Cが点灯状態にあって他の検出用光源12B、12Dが消灯状態にあると、図7(c)に示すように、Y軸方向の一方側Y1から他方側Y2に向かって検出光の強度が単調減少するY座標検出用第1光強度分布L2Ya(第2座標検出用第1光強度分布)が形成される。本形態において、Y座標検出用第1光強度分布L2Yaでは、Y軸方向の一方側Y1から他方側Y2に向かって検出光L2の強度が直線的に減少し、かつ、X軸方向では、検出光L2の強度が一定である。   Further, as shown in FIG. 6C, when the detection light sources 12A and 12C are in the on state and the other detection light sources 12B and 12D are in the off state, as shown in FIG. A first light intensity distribution L2Ya for Y coordinate detection (second light intensity distribution for second coordinate detection) in which the intensity of the detection light monotonously decreases from one side Y1 in the axial direction toward the other side Y2 is formed. In the present embodiment, in the first light intensity distribution L2Ya for Y-coordinate detection, the intensity of the detection light L2 decreases linearly from one side Y1 in the Y-axis direction to the other side Y2, and in the X-axis direction, detection is performed. The intensity of the light L2 is constant.

これに対して、図6(d)に示すように、検出用光源12B、12Dが点灯状態にあって他の検出用光源12A、12Cが消灯状態にあると、図7(d)に示すように、Y軸方向の他方側Y2から一方側Y1に向かって検出光の強度が単調減少するY座標検出用第2光強度分布L2Yb(第2座標検出用第2光強度分布)が形成される。本形態において、Y座標検出用第2光強度分布L2Ybでは、Y軸方向の他方側Y2から一方側Y1に向かって検出光L2の強度が直線的に減少し、かつ、X軸方向では、検出光L2の強度が一定である。   On the other hand, as shown in FIG. 6D, when the detection light sources 12B and 12D are turned on and the other detection light sources 12A and 12C are turned off, as shown in FIG. In addition, a second light intensity distribution L2Yb for Y coordinate detection (second light intensity distribution for second coordinate detection) in which the intensity of the detected light monotonously decreases from the other side Y2 in the Y-axis direction toward the one side Y1 is formed. . In this embodiment, in the second light intensity distribution L2Yb for Y-coordinate detection, the intensity of the detection light L2 linearly decreases from the other side Y2 in the Y-axis direction toward the one side Y1, and in the X-axis direction, the detection is performed. The intensity of the light L2 is constant.

ここで、導光板13および検出対象空間10Rは、Z軸方向からみたときいずれも長方形であって、双方の中心が一致している。それ故、導光板13を基準に光強度分布をY軸方向で対称に形成すれば、検出対象空間10Rにおいても、光強度分布をY軸方向で対称に形成することができる。   Here, the light guide plate 13 and the detection target space 10R are both rectangular when viewed from the Z-axis direction, and the centers of both coincide with each other. Therefore, if the light intensity distribution is formed symmetrically in the Y-axis direction with reference to the light guide plate 13, the light intensity distribution can be formed symmetrically in the Y-axis direction even in the detection target space 10R.

なお、図示を省略するが、4つの検出用光源12(検出用光源12A〜12D)が全て点灯すると、導光板13からZ軸方向の他方側Z2から一方側Z1に向かって強度が低下する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、Z軸方向で強度が単調減少し、かかる変化は、検出対象空間10Rという限られた空間内では略直線的な変化とみなすことができる。また、Z座標検出用光強度分布では、X軸方向およびY軸方向において強度が一定である。   Although illustration is omitted, when all the four detection light sources 12 (detection light sources 12A to 12D) are turned on, the intensity decreases from the light guide plate 13 toward the one side Z1 from the other side Z2 in the Z-axis direction. A light intensity distribution for coordinate detection is formed. In such a Z coordinate detection light intensity distribution, the intensity monotonously decreases in the Z-axis direction, and such a change can be regarded as a substantially linear change in a limited space, ie, the detection target space 10R. In the Z coordinate detection light intensity distribution, the intensity is constant in the X-axis direction and the Y-axis direction.

(X座標検出の基本原理)
図8は、本発明を適用した光学式位置検出装置10での位置検出原理を模式的に示す説明図であり、図8(a)、(b)は、対象物体Obで反射した検出光の強度を示す説明図、および対象物体Obで反射した検出光の強度が等しくなるように検出光の光強度分布を調整する様子を示す説明図である。
(Basic principle of X coordinate detection)
FIGS. 8A and 8B are explanatory views schematically showing the position detection principle in the optical position detection apparatus 10 to which the present invention is applied. FIGS. 8A and 8B show the detection light reflected by the target object Ob. It is explanatory drawing which shows intensity | strength, and explanatory drawing which shows a mode that the light intensity distribution of detection light is adjusted so that the intensity | strength of the detection light reflected by the target object Ob may become equal.

本形態の光学式位置検出装置10においては、検出用光源12を点灯させて検出対象空間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、検出対象空間10R内の対象物体Obの位置を検出する。そこで、図8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の検出対象空間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。   In the optical position detection device 10 of this embodiment, the detection light source 12 is turned on to form a light intensity distribution of the detection light L2 in the detection target space 10R, and the detection light L2 reflected by the target object Ob is detected by the photodetector. The position detection unit 50 detects the position of the target object Ob in the detection target space 10 </ b> R based on the detection result of the light detector 30. Thus, the principle of coordinate detection will be described with reference to FIG. Note that, for example, a microprocessor unit (MPU) is used as the light source control unit 145 or the position detection unit 50 when acquiring the position information of the target object Ob in the detection target space 10R based on the detection result of the photodetector 30. Thus, it is possible to employ a configuration in which processing is performed by executing predetermined software (operation program). In addition, a configuration using hardware such as a logic circuit may be employed.

本形態の光学式位置検出装置10においては、図7(a)、(b)を参照して説明したX座標検出用第1光強度分布L2XaおよびX座標検出用第2光強度分布L2Xbを利用してX軸方向の位置を検出する。その際、検出用光源12A、12Dと検出用光源12B、12Cとを逆相に駆動する。より具体的には、X座標検出用第1期間において、検出用光源12A、12Dを点灯させる一方、検出用光源12B、12Cを消灯させ、図7(a)に示すX座標検出用第1光強度分布L2Xaを形成する。次に、検出用光源12A、12Dを消灯させる一方、検出用光源12B、12Cを点灯させ、図7(b)に示すX座標検出用第2光強度分布L2Xbを形成する。従って、検出対象空間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、X座標検出用第1光強度分布L2Xa、およびX座標検出用第2光強度分布L2Xbは、一定の分布を有している。それ故、X座標検出部51は、X座標検出用第1期間における光検出器30での検出強度と、X座標検出用第2期間における光検出器30での検出強度との比較を行えば、図8を参照して以下に説明する方法等により、対象物体ObのX座標を検出することができる。   In the optical position detection apparatus 10 of the present embodiment, the X-coordinate detection first light intensity distribution L2Xa and the X-coordinate detection second light intensity distribution L2Xb described with reference to FIGS. 7A and 7B are used. Thus, the position in the X-axis direction is detected. At that time, the detection light sources 12A and 12D and the detection light sources 12B and 12C are driven in opposite phases. More specifically, in the first period for X coordinate detection, the light sources for detection 12A and 12D are turned on, while the light sources for detection 12B and 12C are turned off, and the first light for X coordinate detection shown in FIG. An intensity distribution L2Xa is formed. Next, while the detection light sources 12A and 12D are turned off, the detection light sources 12B and 12C are turned on to form the X coordinate detection second light intensity distribution L2Xb shown in FIG. 7B. Therefore, when the target object Ob is arranged in the detection target space 10R, the detection light L2 is reflected by the target object Ob, and a part of the reflected light is detected by the photodetector 30. Here, the first light intensity distribution L2Xa for X coordinate detection and the second light intensity distribution L2Xb for X coordinate detection have a constant distribution. Therefore, the X coordinate detection unit 51 compares the detection intensity at the photodetector 30 in the first period for X coordinate detection with the detection intensity at the photodetector 30 in the second period for X coordinate detection. The X coordinate of the target object Ob can be detected by the method described below with reference to FIG.

まず、図8(a)に示すように、X座標検出用第1期間およびX座標検出用第2期間においてX座標検出用第1光強度分布L2XaおよびX座標検出用第2光強度分布L2Xbを絶対値が等しく、かつ、X軸方向で逆向きになるように順次形成する。この状態で、X座標検出用第1期間における光検出器30での検出値LXaと、X座標検出用第2期間における光検出器30での検出値LXbとが等しければ、対象物体ObがX軸方向の中央に位置することが分る。   First, as shown in FIG. 8A, in the first period for X coordinate detection and the second period for X coordinate detection, the first light intensity distribution L2Xa for X coordinate detection and the second light intensity distribution L2Xb for X coordinate detection are set. Sequentially formed so that the absolute values are equal and opposite in the X-axis direction. In this state, if the detection value LXa at the photodetector 30 in the first period for X coordinate detection is equal to the detection value LXb at the photodetector 30 in the second period for X coordinate detection, the target object Ob is X It can be seen that it is located in the axial center.

これに対して、X座標検出用第1期間における光検出器30での検出値LXaと、X座標検出用第2期間における光検出器30での検出値LXbとが相違している場合、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(駆動電流)を調整して、図8(b)に示すように、再度、X座標検出用第1期間においてX座標検出用第1光強度分布L2Xaを形成し、X座標検出用第2期間においてX座標検出用第2光強度分布L2Xbを順次形成する。そして、X座標検出用第1期間における光検出器30での検出値LXaと、X座標検出用第2期間における光検出器30での検出値LXbとを等しくする。かかる差動を行った際の検出用光源12A、12Dに対する制御量(電流値)と、検出用光源12A、12Dに対する制御量(電流値)との比あるいは差等により、対象物体ObのX座標を検出することができる。また、X座標検出用第1期間での検出用光源12に対する制御量の調整量ΔLXaと、X座標検出用第2期間での検出用光源12に対する制御量の調整量ΔLXbとの比あるいは差等により、対象物体ObのX座標を検出することができる。かかる方法によれば、検出光L2以外の環境光、例えば、外光に含まれる赤外成分が光検出器30に入射した場合でも、検出値LXa、LXbが等しくなるように検出用光源12に対する制御量の調整を行なう際、環境光に含まれる赤外成分の強度が相殺されるので、環境光に含まれる赤外成分が検出精度に影響を及ぼすことがない。   On the other hand, when the detection value LXa at the photodetector 30 in the first period for X coordinate detection is different from the detection value LXb at the photodetector 30 in the second period for X coordinate detection, detection is performed. The control amount (driving current) for the light source for detection 12 is adjusted so that the values LXa and LXb are equal, and as shown in FIG. 8B, again for X coordinate detection in the first period for X coordinate detection. A first light intensity distribution L2Xa is formed, and an X coordinate detection second light intensity distribution L2Xb is sequentially formed in the second X coordinate detection period. Then, the detection value LXa at the photodetector 30 in the first period for X coordinate detection is made equal to the detection value LXb at the photodetector 30 in the second period for X coordinate detection. The X coordinate of the target object Ob is determined by the ratio or difference between the control amount (current value) for the detection light sources 12A and 12D and the control amount (current value) for the detection light sources 12A and 12D when the differential is performed. Can be detected. Further, the ratio or difference between the adjustment amount ΔLXa of the control amount for the detection light source 12 in the first period for X coordinate detection and the adjustment amount ΔLXb of the control amount for the detection light source 12 in the second period for X coordinate detection. Thus, the X coordinate of the target object Ob can be detected. According to such a method, even when ambient light other than the detection light L2, for example, an infrared component included in external light is incident on the photodetector 30, the detection values LXa and LXb are equal to the detection light source 12. When the control amount is adjusted, the intensity of the infrared component included in the ambient light is canceled out, so that the infrared component included in the ambient light does not affect the detection accuracy.

(Y座標検出の基本原理)
本形態の光学式位置検出装置10においては、図7(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6(c)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7(c)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、図6(d)に示すように、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7(d)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。
(Basic principle of Y coordinate detection)
In the optical position detection device 10 of the present embodiment, the first light intensity distribution L2Ya for Y coordinate detection and the second light intensity distribution L2Yb for Y coordinate detection described with reference to FIGS. 7C and 7D are used. Thus, the position in the Y-axis direction (Y coordinate) is detected. More specifically, the detection light sources 12A and 12C and the detection light sources 12B and 12D are driven in opposite phases. That is, as shown in FIG. 6C, in the first period for Y-coordinate detection, the detection light sources 12A and 12C are turned on, while the detection light sources 12B and 12D are turned off, as shown in FIG. A first light intensity distribution L2Ya for Y coordinate detection is formed. Next, in the second period for Y-coordinate detection, as shown in FIG. 6D, the detection light sources 12A and 12C are turned off, while the detection light sources 12B and 12D are turned on, as shown in FIG. A second light intensity distribution L2Yb for Y coordinate detection is formed. Accordingly, the Y-coordinate detection unit 52 compares the detection value LYa at the photodetector 30 in the first period for Y-coordinate detection with the detection value LYb at the photodetector 30 in the second period for Y-coordinate detection. The Y coordinate of the target object Ob can be detected by a method similar to the method of detecting the X coordinate.

(Z座標検出の基本原理)
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の全てを同時に点灯させ、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、検出対象空間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、Z軸方向において一定の傾斜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。
(Basic principle of Z coordinate detection)
In the optical position detection device 10 of this embodiment, in order to detect the Z coordinate, all of the detection light sources 12A to 12D are turned on at the same time to form a Z coordinate detection light intensity distribution whose intensity changes monotonously in the Z-axis direction. To do. Therefore, when the target object Ob is arranged in the detection target space 10R, the detection light L2 is reflected by the target object Ob, and a part of the reflected light is detected by the photodetector 30. Here, since the Z coordinate detection light intensity distribution has a constant inclination distribution in the Z-axis direction, the Z coordinate of the target object Ob can be detected based on the detection intensity of the photodetector 30. .

(参照用光源12Rを用いての座標検出)
上記の座標検出を行う際、検出光L2のみを用いてもよいが、本形態の光学式位置検出装置10では、参照用光源12Rが設けられている。従って、対象物体ObのX座標およびY座標を検出する際、検出用光源12同士の差動に代えて、光検出器30での参照光Lrの検出強度と、対象物体Obで反射した検出光L3の光検出器30での検出強度とを比較した結果等を利用することができる。より具体的には、光検出器30での検出強度が等しくなるように参照用光源12Rと一部の検出用光源12とを差動させた際の検出用光源12に対する駆動電流と、光検出器30での検出強度が等しくなるように参照用光源12Rと他の一部の検出用光源12とを差動させた際の検出用光源12に対する駆動電流との差や比を用いて対象物体Obの位置を検出することができる。
(Coordinate detection using the reference light source 12R)
When performing the above coordinate detection, only the detection light L2 may be used. However, in the optical position detection device 10 of this embodiment, a reference light source 12R is provided. Therefore, when detecting the X coordinate and the Y coordinate of the target object Ob, the detection intensity of the reference light Lr at the photodetector 30 and the detection light reflected by the target object Ob instead of the differential between the detection light sources 12. The result of comparison with the detection intensity of the L3 photodetector 30 can be used. More specifically, the drive current for the detection light source 12 and the light detection when the reference light source 12R and some of the detection light sources 12 are differentiated so that the detection intensities at the photodetector 30 are equal. Target object using the difference or ratio of the drive current to the detection light source 12 when the reference light source 12R and the other part of the detection light source 12 are differentiated so that the detection intensities at the detector 30 are equal. The position of Ob can be detected.

また、対象物体ObのZ座標を検出する際、Z座標検出用光強度分布の絶対値に代えて、光検出器30での参照光Lrの検出強度と、対象物体Obで反射した検出光L3の光検出器30での検出強度とを比較した結果等を利用することができる。より具体的には、光検出器30での検出強度が等しくなるように参照用光源12Rと、全ての検出用光源12とを差動させた際の検出用光源12に対する駆動電流と、検出用光源12に対する駆動電流との差や比を用いて対象物体Obの位置を検出することができる。かかる方法によれば、対象物体ObのZ座標を検出する際も、環境光に含まれる赤外成分が検出精度に影響を及ぼすことがない。   Further, when detecting the Z coordinate of the target object Ob, instead of the absolute value of the Z coordinate detection light intensity distribution, the detection intensity of the reference light Lr at the photodetector 30 and the detection light L3 reflected by the target object Ob. The result of comparison with the detection intensity at the photodetector 30 can be used. More specifically, the drive current for the detection light source 12 when the reference light source 12R and all the detection light sources 12 are differentiated so that the detection intensities at the photodetectors 30 are equal, and the detection The position of the target object Ob can be detected using the difference or ratio with respect to the drive current for the light source 12. According to such a method, when detecting the Z coordinate of the target object Ob, the infrared component included in the ambient light does not affect the detection accuracy.

さらに、本形態では、検出用光源12および参照用光源12Rは共通の光源駆動部14により駆動されている。このため、検出用光源12および参照用光源12Rに供給される駆動信号に強度変動が発生しても、かかる強度変動の影響等を受けずに対象物体Obの位置を検出することができる。   Furthermore, in this embodiment, the light source for detection 12 and the light source for reference 12R are driven by a common light source driving unit. For this reason, even if intensity fluctuations occur in the drive signals supplied to the detection light source 12 and the reference light source 12R, the position of the target object Ob can be detected without being affected by such intensity fluctuations.

(本形態の主な効果)
以上説明したように、本形態の光学式位置検出装置10においては、導光板13の角部13a〜13dに光入射部13e〜13hが設けられているとともに、導光板13には、導光板13の内部を伝播する検出光L2を光出射面13sに向けて反射部13rが設けられている。このため、光入射部13e〜13hから入射した検出光L2は、導光板13の内部を伝播しながら進行する途中、反射部13rによって光出射面13sに向けて偏向され、光出射面13sから出射される。その結果、導光板13に対して光出射面13s側には、検出光L2の光強度分布が形成される。また、光検出器30での検出光L3の検出強度は、対象物体Obが位置する箇所の光強度に対応する。それ故、光検出器30での検出光L3の検出強度に基づいて対象物体Obの位置を検出することができる。ここで、光入射部13e〜13hは導光板13の角部13a〜13dに設けられているため、光出射面13sからの出射強度は、角部13a〜13dで高く、角部13a〜13dから離間するに伴って急激に低下しようとするが、本形態において、導光板13では、反射部13rが角部13a〜13dから離間するに伴って密度が増大する分布をもって設けられている。このため、角部13a〜13dから離間する位置においても、光出射面13sからの出射効率が高い。それ故、光出射面13sに沿うX軸方向およびY軸方向では、一方側から他方側に向かって強度が直線的に減少する光強度分布を形成することができるとともに、他方側から一方側に向かって強度が直線的に減少する光強度分布を形成することができる。それ故、導光板13によって形成した検出光L2の光強度分布を利用して対象物体Obの位置を精度よく検出することができる。
(Main effects of this form)
As described above, in the optical position detection device 10 of this embodiment, the light incident portions 13e to 13h are provided at the corner portions 13a to 13d of the light guide plate 13, and the light guide plate 13 includes the light guide plate 13. A reflection portion 13r is provided so that the detection light L2 propagating through the inside faces toward the light exit surface 13s. For this reason, the detection light L2 incident from the light incident portions 13e to 13h is deflected toward the light emitting surface 13s by the reflecting portion 13r while traveling through the light guide plate 13, and is emitted from the light emitting surface 13s. Is done. As a result, a light intensity distribution of the detection light L2 is formed on the light exit surface 13s side with respect to the light guide plate 13. Further, the detection intensity of the detection light L3 by the photodetector 30 corresponds to the light intensity at the location where the target object Ob is located. Therefore, the position of the target object Ob can be detected based on the detection intensity of the detection light L3 detected by the photodetector 30. Here, since the light incident portions 13e to 13h are provided at the corner portions 13a to 13d of the light guide plate 13, the emission intensity from the light exit surface 13s is high at the corner portions 13a to 13d, and from the corner portions 13a to 13d. In this embodiment, the light guide plate 13 is provided with a distribution in which the density increases as the reflecting portion 13r moves away from the corner portions 13a to 13d. For this reason, the emission efficiency from the light emission surface 13s is high even at positions away from the corner portions 13a to 13d. Therefore, in the X-axis direction and the Y-axis direction along the light emitting surface 13s, a light intensity distribution in which the intensity decreases linearly from one side to the other side can be formed, and from the other side to the one side. A light intensity distribution can be formed in which the intensity decreases linearly. Therefore, the position of the target object Ob can be accurately detected by using the light intensity distribution of the detection light L2 formed by the light guide plate 13.

また、本形態において、位置検出部50は、複数の検出用光源12のうち、周方向において隣り合う2つの角部に配置された一部の検出用光源を点灯させる一方、他の角部に配置された他の検出用光源を消灯させた際の光検出器30での検出光L3の検出強度、および一部の検出用光源を消灯させる一方、他の検出用光源を点灯させた際の光検出器30での検出光L3の検出強度に基づいて、対象物体Obの位置を検出する。従って、検出用光源12を1つずつ点灯させた場合に比して、検出光L2の強度が大であるとともに、広い範囲にわたって、強度が直線的に変化する光強度分布を形成することができる。   In the present embodiment, the position detection unit 50 turns on some of the detection light sources arranged at two corners adjacent to each other in the circumferential direction among the plurality of detection light sources 12, while turning on the other corners. When the other detection light sources are turned off, the detection intensity of the detection light L3 at the photodetector 30 and a part of the detection light sources are turned off, while the other detection light sources are turned on. Based on the detection intensity of the detection light L3 detected by the photodetector 30, the position of the target object Ob is detected. Therefore, compared to the case where the detection light sources 12 are turned on one by one, the intensity of the detection light L2 is large, and a light intensity distribution in which the intensity varies linearly over a wide range can be formed. .

また、本形態において、導光板13では、中心O13から辺部13nに向かって反射部13rの密度が減少している。また、導光板13において、角部13a〜13dから中心O13に向かって反射部13rの密度が増大していく度合いは、角部13a〜13dから中心O13と辺部13nとの間に向かって反射部13rの密度が増大していく度合いより小である。従って、導光板13の辺部13n付近において、かかる辺部13nを挟む角部に設けられた2つの検出用光源12から出射された検出光L2の強度を合成すると、強度が直線的に変化する光強度分布が形成されることになる。   In the present embodiment, in the light guide plate 13, the density of the reflecting portion 13r decreases from the center O13 toward the side portion 13n. In the light guide plate 13, the degree of increase in the density of the reflecting portion 13r from the corner portions 13a to 13d toward the center O13 is reflected from the corner portions 13a to 13d between the center O13 and the side portion 13n. The density of the portion 13r is smaller than the degree of increase. Therefore, when the intensity of the detection light L2 emitted from the two detection light sources 12 provided at the corners sandwiching the side 13n is synthesized in the vicinity of the side 13n of the light guide plate 13, the intensity changes linearly. A light intensity distribution is formed.

また、検出光L2は赤外光であるため、表示装置8の表示面と重なる位置に検出対象空間10Rを設定した場合でも、検出光L2が画像の視認を妨げない。また、表示装置8の表示面と重なる位置に検出対象空間10Rを設定した場合でも、検出光L2と表示光の波長が異なるので、導光板13に設けた反射部13rが画像の表示を妨げない。   Further, since the detection light L2 is infrared light, even when the detection target space 10R is set at a position overlapping the display surface of the display device 8, the detection light L2 does not hinder the visual recognition of the image. Further, even when the detection target space 10R is set at a position overlapping with the display surface of the display device 8, the wavelength of the detection light L2 and the display light are different from each other, so that the reflection unit 13r provided on the light guide plate 13 does not hinder the display of the image. .

[他の実施の形態]
図9は、本発明を適用した別の位置検出機能付き機器100の説明図であり、図9(a)、(b)は、導光板13の中心と検出対象空間10Rの中心とがずれている場合の説明図、および検出対象空間10Rの形状が台形である場合の説明図である。
[Other embodiments]
FIG. 9 is an explanatory diagram of another apparatus 100 with a position detection function to which the present invention is applied. In FIGS. 9A and 9B, the center of the light guide plate 13 and the center of the detection target space 10R are shifted. It is explanatory drawing in the case of being, and explanatory drawing in case the shape of detection object space 10R is a trapezoid.

上記実施の形態では、導光板13および検出対象空間10RがZ軸方向からみたときいずれも長方形であって、双方の中心が一致している例であったが、本形態では、図9を参照して、以下に説明するように、導光板13の中心と検出対象空間10Rの中心とがずれている。このような場合でも、本形態では、導光板13に反射部13rを適正な分布で形成したため、導光板13と重なる領域全体において強度が直線的に変化する適正な光強度分布を形成することができる。   In the above embodiment, the light guide plate 13 and the detection target space 10R are both rectangular when viewed from the Z-axis direction, and the centers of both coincide with each other. However, in this embodiment, refer to FIG. As described below, the center of the light guide plate 13 and the center of the detection target space 10R are shifted. Even in such a case, in this embodiment, since the reflection portion 13r is formed with an appropriate distribution on the light guide plate 13, an appropriate light intensity distribution in which the intensity changes linearly in the entire region overlapping the light guide plate 13 can be formed. it can.

例えば、図9(a)に示すように、表示装置8の2つの辺部に沿って駆動回路81、82等が設けられていることに起因して、導光板13の中心O13(導光板13において対角に位置する角部同士を結んだ2つの仮想線の交点)と、検出対象空間10Rの中心O10(検出対象空間10Rにおいて対角に位置する角部同士を結んだ2つの仮想線の交点)とがずれている場合でも、適正な強度分布を形成することができる。より具体的には、検出対象空間10RのX軸方向の一方側X1の端部10R1から検出対象空間10RのX軸方向の他方側X2の端部10R2に向けて強度が直線的に減少する光強度分布と、検出対象空間10RのX軸方向の他方側X2の端部10R2から検出対象空間10RのX軸方向の一方側X1の端部10R1に向けて強度が直線的に減少する光強度分布とをX軸方向で対称に形成することができる。また、検出対象空間10RのY軸方向の一方側Y1の端部10R4から検出対象空間10RのY軸方向の他方側Y2の端部10R3に向けて強度が直線的に減少する光強度分布と、検出対象空間10RのY軸方向の他方側Y2の端部10R3から検出対象空間10RのY軸方向の一方側Y1の端部10R4に向けて強度が直線的に減少する光強度分布とをY軸方向で対称に形成することができる。   For example, as shown in FIG. 9A, the drive circuit 81, 82, etc. are provided along the two sides of the display device 8, so that the center O13 (light guide plate 13) of the light guide plate 13 is provided. Of two imaginary lines connecting the corners located diagonally in FIG. 2 and the center O10 of the detection target space 10R (two imaginary lines connecting the corners located diagonally in the detection target space 10R). Even when the point of intersection is deviated, an appropriate intensity distribution can be formed. More specifically, light whose intensity decreases linearly from the end portion 10R1 on one side X1 in the X-axis direction of the detection target space 10R toward the end portion 10R2 on the other side X2 in the X-axis direction of the detection target space 10R. The intensity distribution and the light intensity distribution in which the intensity decreases linearly from the end 10R2 on the other side X2 in the X-axis direction of the detection target space 10R toward the end 10R1 on the one side X1 in the X-axis direction of the detection target space 10R. Can be formed symmetrically in the X-axis direction. A light intensity distribution in which the intensity decreases linearly from the end 10R4 on one side Y1 in the Y-axis direction of the detection target space 10R toward the end 10R3 on the other side Y2 in the Y-axis direction of the detection target space 10R; The light intensity distribution in which the intensity decreases linearly from the end 10R3 on the other side Y2 in the Y-axis direction of the detection target space 10R toward the end 10R4 on the one side Y1 in the Y-axis direction of the detection target space 10R It can be formed symmetrically in the direction.

また、図9(b)に示すように、導光板13が長方形であるのに対して、検出対象空間10Rが台形であることに起因して、導光板13の中心O13(導光板13において対角に位置する角部同士を結んだ2つの仮想線の交点)と、検出対象空間10Rの中心O10(検出対象空間10Rにおいて対角に位置する角部同士を結んだ2つの仮想線の交点)とがずれている場合でも、適正な強度分布を形成することができる。より具体的には、検出対象空間10RのX軸方向の一方側X1の端部10R1から検出対象空間10RのX軸方向の他方側X2の端部10R2に向けて強度が直線的に減少する光強度分布と、検出対象空間10RのX軸方向の他方側X2の端部10R2から検出対象空間10RのX軸方向の一方側X1の端部10R1に向けて強度が直線的に減少する光強度分布とをX軸方向で対称に形成することができる。また、検出対象空間10RのY軸方向の一方側Y1の端部10R4から検出対象空間10RのY軸方向の他方側Y2の端部10R3に向けて強度が直線的に減少する光強度分布と、検出対象空間10RのY軸方向の他方側Y2の端部10R3から検出対象空間10RのY軸方向の一方側Y1の端部10R4に向けて強度が直線的に減少する光強度分布とをY軸方向で対称に形成することができる。   Further, as shown in FIG. 9B, the light guide plate 13 is rectangular, whereas the detection target space 10R is trapezoidal. The intersection of two imaginary lines connecting the corners located at the corners) and the center O10 of the detection target space 10R (the intersection of the two imaginary lines connecting the corners located diagonally in the detection target space 10R) Even in the case where there is a deviation, an appropriate intensity distribution can be formed. More specifically, light whose intensity decreases linearly from the end portion 10R1 on one side X1 in the X-axis direction of the detection target space 10R toward the end portion 10R2 on the other side X2 in the X-axis direction of the detection target space 10R. The intensity distribution and the light intensity distribution in which the intensity decreases linearly from the end 10R2 on the other side X2 in the X-axis direction of the detection target space 10R toward the end 10R1 on the one side X1 in the X-axis direction of the detection target space 10R. Can be formed symmetrically in the X-axis direction. A light intensity distribution in which the intensity decreases linearly from the end 10R4 on one side Y1 in the Y-axis direction of the detection target space 10R toward the end 10R3 on the other side Y2 in the Y-axis direction of the detection target space 10R; The light intensity distribution in which the intensity decreases linearly from the end 10R3 on the other side Y2 in the Y-axis direction of the detection target space 10R toward the end 10R4 on the one side Y1 in the Y-axis direction of the detection target space 10R It can be formed symmetrically in the direction.

8・・表示装置(視認面構成部材)、10・・光学式位置検出装置、10R・・検出対象空間、12、12A〜12D・・検出用光源、12R・・参照用光源、13・・導光板、13a〜13d・・角部、13m・・外周側面、13n・・辺部、13r・・反射部、13s・・光出射面、13t・・背面、30・・光検出器、50・・位置検出部、100・・位置検出機能付き機器、Ob・・対象物体 8 ..Display device (viewing surface component) 10 ..Optical position detection device 10R ..Detection target space 12, 12A to 12D ..light source for detection, 12R ..light source for reference 13. Light plate, 13a to 13d, corner, 13m, outer peripheral side, 13n, side, 13r, reflector, 13s, light exit surface, 13t, back surface, 30, photodetector, 50, Position detection unit, 100 ... Equipment with position detection function, Ob ... Target object

Claims (7)

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、
前記検出用光源から出射された検出光が入射する光入射部を複数の角部の各々に備えた外周側面、および該外周側面に交差する光出射面を備えた四角形の導光板と、
前記光出射面からの前記検出光の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光検出器と、
前記複数の検出用光源が順次点灯した際の前記光検出器での前記検出光の検出強度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、
前記導光板には、該導光板の内部を伝播する前記検出光を前記光出射面に向けて反射する反射部が前記角部から離間するに伴って密度が増大する分布をもって設けられていることを特徴とする光学式位置検出装置。
An optical position detection device for optically detecting the position of a target object,
A plurality of light sources for detection that emit detection light;
An outer peripheral side surface provided with a light incident part on each of a plurality of corners, into which detection light emitted from the detection light source is incident, and a rectangular light guide plate provided with a light output surface intersecting the outer peripheral side surface;
A photodetector for detecting the detection light reflected by the target object located in an emission space of the detection light from the light exit surface;
A position detector that detects the position of the target object based on the detection intensity of the detection light at the photodetector when the plurality of light sources for detection are sequentially turned on;
Have
The light guide plate is provided with a distribution in which a reflection portion that reflects the detection light propagating inside the light guide plate toward the light exit surface increases in density as the distance from the corner portion increases. An optical position detection device characterized by the above.
前記位置検出部は、前記複数の検出用光源のうち、周方向において隣り合う2つの前記角部に配置された一部の検出用光源を点灯させる一方、他の前記角部に配置された他の検出用光源を消灯させた際の前記光検出器での前記検出光の検出強度、および前記一部の検出用光源を消灯させる一方、前記他の検出用光源を点灯させた際の前記光検出器での前記検出光の検出強度に基づいて、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に記載の光学式位置検出装置。   The position detector turns on a part of the light sources for detection arranged at the two corners adjacent to each other in the circumferential direction among the plurality of light sources for detection, while the other is arranged at the other corners. The detection intensity of the detection light at the photodetector when the detection light source is turned off, and the light when the other detection light sources are turned on while turning off the part of the detection light sources The optical position detection device according to claim 1, wherein the position of the target object is detected based on a detection intensity of the detection light at a detector. 前記導光板では、前記複数の角部のうち、対角に位置する角部同士を結んだ2つの仮想線の交点から辺部に向かって前記反射部の密度が減少していることを特徴とする請求項2に記載の光学式位置検出装置。   The light guide plate is characterized in that the density of the reflection portion decreases from an intersection of two imaginary lines connecting corner portions located diagonally to the side portion among the plurality of corner portions. The optical position detection apparatus according to claim 2. 前記導光板において、前記角部から前記交点に向かって前記反射部の密度が増大していく度合いは、前記角部から前記交点と前記辺部との間に向かって前記反射部の密度が増大していく度合いより小であることを特徴とする請求項2または3に記載の光学式位置検出装置。   In the light guide plate, the degree of increase in the density of the reflection portion from the corner portion toward the intersection point is that the density of the reflection portion increases from the corner portion between the intersection point and the side portion. 4. The optical position detection device according to claim 2, wherein the optical position detection device is smaller than a degree of the movement. 前記導光板において前記複数の角部のうち、対角に位置する角部同士を結んだ2つの仮想線の交点と、前記光出射面からの前記検出光の出射空間に設定された検出対象空間において対角に位置する角部同士を結んだ2つの仮想線の交点とがずれていることを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の光学式位置検出装置。   Of the plurality of corners in the light guide plate, an intersection of two imaginary lines connecting corners located diagonally, and a detection target space set in an emission space of the detection light from the light exit surface 5. The optical position detection apparatus according to claim 1, wherein an intersection of two imaginary lines connecting corners positioned diagonally is shifted from each other. 前記反射部は、前記導光板において前記光出射面に対向する背面に形成された凹凸、前記導光板において前記光出射面に対向する背面に形成された印刷層、あるいは前記導光板中に分散する粒子であることを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載の光学式位置検出装置。   The reflection part is dispersed in the irregularities formed on the back surface of the light guide plate facing the light output surface, the printing layer formed on the back surface of the light guide plate facing the light output surface, or dispersed in the light guide plate. The optical position detection apparatus according to claim 1, wherein the optical position detection apparatus is a particle. 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。   The optical position detection apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the detection light is infrared light.
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