JP2013003997A - Optical position detector and display system with input function - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical position detector and a display system with an input function which are capable of detecting a position of an object accurately when a plurality of light receiving elements receive reflected light from the object regardless of a high/low output level from each light receiving element.SOLUTION: In an optical position detector 10, when detection light is emitted from a light source section 12, a light receiving section 13 receives reflected light from an object Ob by a first light receiving element 131 and a second light receiving element 132. A signal processing section 71, in adding signals outputted from the first light receiving element 131 and the second light receiving element 132, and outputting the added signal to a position detecting section 50 as a signal for detection, multiplies the added output by the first magnification, and outputs the signal as a signal for detection, when the added output is a threshold value or less, and multiplies the added output by the second magnification smaller than the first magnification, and outputs the signal as a signal for detection, when the added output exceeds the threshold value.

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および光学式位置検出装置を備えた入力機能付き表示システム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, and a display system with an input function including the optical position detection device.

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、複数の点光源を互いに離間した位置に設け、複数の点光源の各々から透光部材を介して対象物体に向けて検出光を出射した際に、対象物体で反射した検出光が透光部材を透過して受光部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)。また、複数の点光源の各々から出射された検出光を、導光板を介して出射し、対象物体で反射した検出光を受光部で検出する方式の光学式位置検出装置も提案されている(例えば、特許文献2、3参照)。   As an optical position detection device for optically detecting a target object, a plurality of point light sources are provided at positions separated from each other, and detection light is emitted from each of the plurality of point light sources toward the target object via a translucent member. In this case, there has been proposed one in which detection light reflected by a target object passes through a translucent member and is detected by a light receiving unit (see, for example, Patent Document 1). In addition, an optical position detection device has been proposed in which detection light emitted from each of a plurality of point light sources is emitted through a light guide plate, and detection light reflected by a target object is detected by a light receiving unit ( For example, see Patent Documents 2 and 3).

かかる光学式位置検出装置では、受光部として1つの受光素子を用い、複数の点光源のうちの一部の点光源が点灯した際の受光素子からの出力と、他の一部の点光源が点灯した際の受光素子からの出力との比較結果に基づいて対象物体の位置を検出する。   In such an optical position detection device, one light receiving element is used as the light receiving unit, and an output from the light receiving element when some of the point light sources are turned on and another part of the point light source are provided. The position of the target object is detected based on the comparison result with the output from the light receiving element when it is turned on.

特表2003−534554号公報Special Table 2003-534554 特開2010−127671号公報JP 2010-127671 A 特開2009−295318号公報JP 2009-295318 A

しかしながら、特許文献1〜3に記載の構成では、受光素子が感度指向性を有しているため、検出範囲を拡張することが困難である。より具体的には、受光素子は、例えば、図15(a)に示すように、全体として直方体形状の素子本体130bと、素子本体130bの両端から突出する端子130cとを備えており、素子本体130bは、一方面側に受光面130aを備えている。かかる受光素子130の受光感度は、図15(b)に示す入射角度依存性(感度指向性)を有しており、受光面130aに対する法線方向に感度ピーク方向を有している。また、図15(b)からわかるように、受光素子130は、検出光の入射角度が受光面130aに対する法線方向から60°以上傾くと、感度ピーク値に対して1/2未満の感度となり、検出光の入射角度が受光面130aに対する法線方向から90°以上傾くと、感度が0となる。このため、検出範囲は、検出光の入射角度が受光面130aに対する法線方向に対して、例えば、60°以下の傾きで入射するような角度範囲に限られてしまう。   However, in the configurations described in Patent Documents 1 to 3, it is difficult to extend the detection range because the light receiving element has sensitivity directivity. More specifically, for example, as shown in FIG. 15A, the light receiving element includes an element body 130b having a rectangular parallelepiped shape as a whole and terminals 130c protruding from both ends of the element body 130b. 130b includes a light receiving surface 130a on one side. The light receiving sensitivity of the light receiving element 130 has an incident angle dependency (sensitivity directivity) shown in FIG. 15B, and has a sensitivity peak direction in the normal direction to the light receiving surface 130a. As can be seen from FIG. 15B, when the incident angle of the detection light is tilted by 60 ° or more from the normal direction with respect to the light receiving surface 130a, the light receiving element 130 has a sensitivity of less than 1/2 of the sensitivity peak value. When the incident angle of the detection light is inclined by 90 ° or more from the normal direction to the light receiving surface 130a, the sensitivity becomes zero. For this reason, the detection range is limited to an angle range in which the incident angle of the detection light is incident with an inclination of, for example, 60 ° or less with respect to the normal direction to the light receiving surface 130a.

また、検出光を出射した際、対象物体以外の物体で反射した検出光の一部が受光素子130に入射するため、受光面130aに対する法線方向から大きく傾いた方向に対象物体が位置する場合、受光素子130からの出力には、対象物体以外の物体で反射して受光素子130に入射した検出光に起因する成分の比率が増大し、検出精度が低下するという問題もある。   Further, when the detection light is emitted, a part of the detection light reflected by an object other than the target object is incident on the light receiving element 130, so that the target object is located in a direction greatly inclined from the normal direction to the light receiving surface 130a. The output from the light receiving element 130 also has a problem that the ratio of components caused by detection light reflected by an object other than the target object and incident on the light receiving element 130 increases, and the detection accuracy decreases.

ここに本願発明者は、受光部に複数の受光素子を設けることを提案するものである。また、本願発明者は、複数の受光素子から出力された信号の加算出力に基づいて対象物体の位置を検出することを提案するものである。かかる構成によれば、1つの受光素子に対して受光感度が低下する角度方向から検出光(反射光)が入射する場合でも、他方の受光素子では、受光感度が高い角度方向から検出光(反射光)が入射するので、検出範囲を拡大できる。   Here, the inventor proposes to provide a plurality of light receiving elements in the light receiving portion. The inventor of the present application proposes to detect the position of the target object based on the addition output of the signals output from the plurality of light receiving elements. According to this configuration, even when detection light (reflected light) is incident on one light receiving element from an angle direction in which the light receiving sensitivity is reduced, the other light receiving element is detected light (reflected) from an angle direction with high light receiving sensitivity. Since the light enters, the detection range can be expanded.

ここで、上記の構成の場合、位置検出部での入力レンジについては、加算出力の最大値に対応させないと、加算出力がオーバーフローしてしまい、対象物体の位置を検出できなくなる。例えば、受光素子を2つ設けた場合において、1つの受光素子から出力される信号の最大値が1Vである場合、位置検出部での入力レンジについては2Vと設定する必要がある。しかしながら、位置検出部での入力レンジを2Vまで広げると、その分、分解能が低下し、位置検出精度が低下する。それ故、複数の受光素子を設けた場合、分解能と、オーバーフローの防止とは、一方を満たせば他方が損なわれる二律背反の関係にある。   Here, in the case of the above configuration, if the input range in the position detection unit does not correspond to the maximum value of the addition output, the addition output overflows and the position of the target object cannot be detected. For example, when two light receiving elements are provided and the maximum value of a signal output from one light receiving element is 1V, the input range in the position detection unit needs to be set to 2V. However, when the input range in the position detection unit is expanded to 2V, the resolution is reduced correspondingly, and the position detection accuracy is reduced. Therefore, when a plurality of light receiving elements are provided, the resolution and the prevention of overflow are in a trade-off relationship in which if one is satisfied, the other is impaired.

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、対象物体からの反射光を複数の受光素子で受光することにより検出範囲の拡張等を図った場合において、各受光素子からの出力レベルにかかわらず、対象物体の位置を精度よく検出することができる光学式位置検出装置、および該光学式位置検出装置を備えた入力機能付き表示システムを提供することにある。   In view of the above problems, the problem of the present invention is that the detection range is expanded by receiving reflected light from a target object by a plurality of light receiving elements, and the output level from each light receiving element is affected. It is an object of the present invention to provide an optical position detection device that can accurately detect the position of a target object, and a display system with an input function that includes the optical position detection device.

上記課題を解決するために、本発明の光学式位置検出装置は、検出光を出射する光源部と、前記検出光が出射された空間で反射した前記検出光を受光する複数の受光素子を備えた受光部と、前記複数の受光素子の各々から出力された複数の信号を加算した加算出力と閾値とを比較し、当該加算出力が前記閾値以下のときには当該加算出力に第1倍率を乗じたレベルの信号を検出用信号として出力し、前記加算出力が前記閾値を超えるときには当該加算出力に前記第1倍率より小さな第2倍率を乗じたレベルの信号を検出用信号として出力する検出用信号生成部と、前記検出用信号に基づいて前記空間内の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。   In order to solve the above problems, an optical position detection device of the present invention includes a light source unit that emits detection light, and a plurality of light receiving elements that receive the detection light reflected in the space from which the detection light is emitted. The added light obtained by adding a plurality of signals output from each of the plurality of light receiving elements and a threshold value are compared, and when the added output is less than or equal to the threshold value, the added output is multiplied by a first magnification. A level signal is output as a detection signal, and when the addition output exceeds the threshold value, a detection signal generation is performed in which a level signal obtained by multiplying the addition output by a second magnification smaller than the first magnification is output as a detection signal. And a position detection unit that detects the position of the target object in the space based on the detection signal.

本発明によれば、受光部は、検出光が出射された空間で反射した検出光(反射光)を複数の受光素子で検出するので、複数の受光素子のうち、1つの受光素子において受光感度が低下する方向から検出光が入射するような場合でも、他の受光素子では、検出光を高い感度で受光することができる。このため、対象物体の位置を検出できる範囲を拡張することができる。また、本発明では、複数の受光素子の各々から出力された複数の信号を加算した加算出力を求め、かかる加算出力に基づいて、対象物体の位置を検出する。このため、位置検出部が位置検出に用いる信号レベルが高いので、対象物体の位置を精度よく検出することができる。さらに、加算出力が閾値以下のときには加算出力に第1倍率を乗じたレベルの信号を検出用信号として出力する一方、加算出力が閾値を超えるときには加算出力に第1倍率より小さな第2倍率を乗じたレベルの信号を検出用信号として出力する。このため、位置検出部の入力レンジの最高値を高くしなくても、信号のオーバーフローを回避できる。また、位置検出部の入力レンジの最高値を低く設定することができるので、加算出力が低レベルであっても、対象物体の位置を高い精度で検出することができる。また、加算出力が閾値を超えるときには検出用信号のレベルを低めに設定することになるが、かかる事象が発生するのは、対象物体が受光部に近い位置にある等、検出精度が元々、極めて高い位置にある場合に相当する。従って、加算出力が閾値を超えるときには検出用信号のレベルを低めに設定した場合でも、対象物体の位置を比較的高い精度で検出することができる。それ故、受光素子からの出力レベルの高低にかかわらず、対象物体の位置を精度よく検出することができる。   According to the present invention, the light receiving unit detects the detection light (reflected light) reflected in the space from which the detection light is emitted by the plurality of light receiving elements, and therefore, the light receiving sensitivity in one light receiving element among the plurality of light receiving elements. Even when the detection light is incident from the direction in which the light falls, the other light receiving elements can receive the detection light with high sensitivity. For this reason, the range in which the position of the target object can be detected can be expanded. In the present invention, an addition output obtained by adding a plurality of signals output from each of the plurality of light receiving elements is obtained, and the position of the target object is detected based on the addition output. For this reason, since the signal level used for position detection by the position detection unit is high, the position of the target object can be detected with high accuracy. Further, when the added output is less than or equal to the threshold value, a signal having a level obtained by multiplying the added output by the first magnification is output as a detection signal. On the other hand, when the added output exceeds the threshold value, the added output is multiplied by a second magnification smaller than the first magnification. A signal of the specified level is output as a detection signal. For this reason, signal overflow can be avoided without increasing the maximum value of the input range of the position detector. In addition, since the maximum value of the input range of the position detector can be set low, the position of the target object can be detected with high accuracy even if the addition output is at a low level. In addition, when the added output exceeds the threshold value, the level of the detection signal is set to be low, but such an event occurs because the detection accuracy is originally extremely high, for example, the target object is located near the light receiving unit. This corresponds to the case of being at a high position. Therefore, when the added output exceeds the threshold value, the position of the target object can be detected with relatively high accuracy even when the level of the detection signal is set to be low. Therefore, the position of the target object can be accurately detected regardless of the output level from the light receiving element.

本発明において、前記検出用信号生成部は、例えば、前記加算出力と前記閾値とを比較する比較部と、前記加算出力を増幅して前記検出用信号を出力する加算出力増幅部と、前記比較部での比較結果において、前記加算出力が前記閾値以下のときには前記加算出力増幅部の増幅率を第1増幅率とし、前記加算出力が前記閾値を超えるときには前記加算出力増幅部の増幅率を前記第1増幅率より小さな第2増幅率とする増幅率切換部と、を備えている構成を採用することができる。かかる構成によれば、増幅率を切り換えるという比較的簡素な構成で、受光素子からの出力レベルの高低にかかわらず、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 detection signal generation unit includes, for example, a comparison unit that compares the addition output and the threshold value, an addition output amplification unit that amplifies the addition output and outputs the detection signal, and the comparison When the added output is equal to or lower than the threshold, the gain of the added output amplifying unit is set as a first gain, and when the added output exceeds the threshold, the gain of the added output amplifying unit is set to It is possible to adopt a configuration including an amplification factor switching unit that sets a second amplification factor smaller than the first amplification factor. According to such a configuration, the position of the target object can be detected with high accuracy regardless of the output level from the light receiving element with a relatively simple configuration in which the amplification factor is switched.

本発明において、前記検出用信号生成部は、前記加算出力と前記閾値とを比較する比較部と、該比較部での比較結果において、前記加算出力が前記閾値以下のときには第1抵抗値を有する電流制限抵抗に前記加算出力を通して前記検出用信号を出力し、前記加算出力が前記閾値を超えるときには第1抵抗値より値が大きな第2抵抗値を有する電流制限抵抗に前記加算出力を通して前記検出用信号を出力する電流制限抵抗切換部と、を備えている構成を採用してもよい。かかる構成によれば、電流制限抵抗を切り換えるという比較的簡素な構成で、受光素子からの出力レベルの高低にかかわらず、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 detection signal generation unit has a first resistance value when the addition output is equal to or less than the threshold value in the comparison unit comparing the addition output and the threshold value. The detection signal is output to the current limiting resistor through the addition output. When the addition output exceeds the threshold value, the detection signal is supplied to the current limiting resistor having a second resistance value larger than the first resistance value through the addition output. You may employ | adopt the structure provided with the current limiting resistance switching part which outputs a signal. According to such a configuration, the position of the target object can be detected with high accuracy regardless of the level of the output level from the light receiving element with a relatively simple configuration of switching the current limiting resistor.

本発明の別の形態に係る光学式位置検出装置は、検出光を出射する光源部と、前記検出光が出射された空間で反射した前記検出光を受光する複数の受光素子を備えた受光部と、前記複数の受光素子の各々から出力された複数の信号の強度を比較し、当該複数の信号のうち、強度が最大の信号を検出用信号として出力する検出用信号生成部と、前記検出用信号に基づいて前記空間内の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。   An optical position detection device according to another aspect of the present invention includes a light source unit that emits detection light and a light receiving unit that includes a plurality of light receiving elements that receive the detection light reflected in a space from which the detection light is emitted. And a detection signal generation unit that compares the intensities of a plurality of signals output from each of the plurality of light receiving elements, and outputs a signal having the maximum intensity among the plurality of signals as a detection signal, and the detection And a position detecting unit that detects the position of the target object in the space based on the signal for use.

本発明によれば、受光部は、検出光が出射された空間で反射した検出光(反射光)を複数の受光素子で検出するので、複数の受光素子のうち、1つの受光素子において受光感度が低下する方向から検出光が入射するような場合でも、他の受光素子では、検出光を高い感度で受光することができる。このため、対象物体の位置を検出できる範囲を拡張することができる。また、本発明では、複数の受光素子の各々から出力された複数の信号のうち、強度が最大の信号を検出用信号として用いるため、位置検出部が位置検出に用いる信号レベルが高いので、対象物体の位置を精度よく検出することができる。また、位置検出部において入力が許容されているレンジについては、受光素子一つ分の最高出力に対応する値に設定しておけば、オーバーフローの発生を回避できるとともに、位置検出部の入力レンジを低く設定することができる。それ故、受光素子からの出力レベルの高低にかかわらず、対象物体の位置を精度よく検出することができる。   According to the present invention, the light receiving unit detects the detection light (reflected light) reflected in the space from which the detection light is emitted by the plurality of light receiving elements, and therefore, the light receiving sensitivity in one light receiving element among the plurality of light receiving elements. Even when the detection light is incident from the direction in which the light falls, the other light receiving elements can receive the detection light with high sensitivity. For this reason, the range in which the position of the target object can be detected can be expanded. In the present invention, since the signal having the maximum intensity among the plurality of signals output from each of the plurality of light receiving elements is used as the detection signal, the signal level used by the position detection unit for position detection is high. The position of the object can be detected with high accuracy. In addition, if the range that is allowed to be input by the position detector is set to a value corresponding to the maximum output for one light receiving element, the occurrence of overflow can be avoided and the input range of the position detector can be reduced. Can be set low. Therefore, the position of the target object can be accurately detected regardless of the output level from the light receiving element.

本発明において、前記位置検出部において入力が許容されているレンジは、前記受光部に用いた受光素子一つ分の最高出力に対応する値に設定されていることが好ましい。   In the present invention, it is preferable that the range allowed to be input by the position detection unit is set to a value corresponding to the maximum output of one light receiving element used in the light receiving unit.

本発明において、前記光源部は、第1期間中、前記空間に一方側から他方側に向かって強度が減少する光強度分布を形成するように前記検出光を出射し、前記第1期間とは重ならない第2期間中、前記空間に前記他方側から前記一方側に向かって強度が減少する光強度分布を形成するように前記検出光を出射し、前記位置検出部は、前記第1期間中における前記検出用信号のレベルと、前記第2期間中における前記検出用信号のレベルとが等しくなったときの前記光源部での駆動電流値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、検出用信号の絶対値により対象物体の位置を検出する場合に比較して、外光等の影響を受けにくい等の利点がある。また、検出用信号の絶対値により対象物体の位置を検出する場合と違って、検出用信号のレベルが高ければ高い程、検出精度が高いので、本発明を適用した場合の効果が顕著である。   In the present invention, the light source unit emits the detection light so as to form a light intensity distribution whose intensity decreases from one side to the other side in the space during the first period. During the second period that does not overlap, the detection light is emitted so as to form a light intensity distribution that decreases in intensity from the other side toward the one side in the space, and the position detection unit Preferably, the position of the target object is detected based on the drive current value in the light source unit when the level of the detection signal in the second signal period is equal to the level of the detection signal in the second period. . According to such a configuration, there is an advantage that it is less affected by external light or the like as compared with the case where the position of the target object is detected based on the absolute value of the detection signal. In addition, unlike the case where the position of the target object is detected based on the absolute value of the detection signal, the higher the level of the detection signal, the higher the detection accuracy, so the effect of applying the present invention is significant. .

本発明において、前記複数の受光素子には、第1受光素子と、該第1受光素子と隣り合う位置に配置された第2受光素子と、が含まれ、前記第1受光素子と前記第2受光素子とは、受光面に対する法線方向が互いに交差する方向に延びていることが好ましい。かかる構成によれば、第1受光素子と第2受光素子とは、互いに補完し合うため、少ない数の受光素子で検出範囲の拡張を図ることができる。   In the present invention, the plurality of light receiving elements include a first light receiving element and a second light receiving element disposed at a position adjacent to the first light receiving element, and the first light receiving element and the second light receiving element. The light receiving element preferably extends in a direction in which normal directions to the light receiving surface intersect each other. According to this configuration, the first light receiving element and the second light receiving element complement each other, so that the detection range can be expanded with a small number of light receiving elements.

この場合、前記第1受光素子の前記法線方向、および前記第2受光素子の前記法線方向は、互いに45°から90°の角度を成す方向に延びていることが好ましい。かかる構成によれば、第1受光素子および第2受光素子のうち少なくとも一方には、常に、感度が高い方から検出光が入射するので、対象物体の位置を精度よく検出することができる。   In this case, it is preferable that the normal direction of the first light receiving element and the normal direction of the second light receiving element extend in directions that form an angle of 45 ° to 90 ° with each other. According to such a configuration, since the detection light is always incident on at least one of the first light receiving element and the second light receiving element from the higher sensitivity, the position of the target object can be detected with high accuracy.

本発明に係る光学式位置検出装置は、画像が表示される表示面を備えた表示装置を有する入力機能付き表示システムを構成するのに用いることができ、この場合、前記表示装置は、前記光学式位置検出装置によって検出された前記表示面に沿う方向の前記対象物体の位置に基づいて前記画像を切り換えることを特徴とする。かかる構成の入力機能付き表示システムによれば、光学式位置検出装置の検出空間を広く確保することができるので、広い範囲にわたって表示された画像を対象物体で指し示すことによって画像を切り換える等の動作を行うことができる。   The optical position detection device according to the present invention can be used to configure a display system with an input function having a display device having a display surface on which an image is displayed. In this case, the display device includes the optical device. The image is switched based on the position of the target object in the direction along the display surface detected by the expression position detection device. According to the display system with an input function having such a configuration, it is possible to secure a wide detection space of the optical position detection device. Therefore, an operation such as switching an image by pointing an image displayed over a wide range with a target object is performed. It can be carried out.

また、本発明に係る光学式位置検出装置は、画像を投射する画像投射装置を有する入力機能付き表示システムを構成するのに用いることができ、この場合、前記画像投射装置は、前記光学式位置検出装置によって検出された前記画像の投射方向と交差する方向の前記対象物体の位置に基づいて前記画像を切り換えることを特徴とする。かかる構成の入力機能付き表示システムによれば、光学式位置検出装置の検出空間を広く確保することができるので、広い範囲にわたって表示された投射画像を対象物体で指し示すことによって画像を切り換える等の動作を行うことができる。   Moreover, the optical position detection device according to the present invention can be used to configure a display system with an input function having an image projection device for projecting an image. In this case, the image projection device is configured to have the optical position. The image is switched based on a position of the target object in a direction intersecting with a projection direction of the image detected by a detection device. According to the display system with an input function having such a configuration, it is possible to secure a wide detection space of the optical position detection device. Therefore, an operation such as switching an image by pointing a projection image displayed over a wide range with a target object. It can be performed.

本発明の実施の形態1に係る光学式位置検出装置の主要部の説明図である。It is explanatory drawing of the principal part of the optical position detection apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る光学式位置検出装置の受発光ユニットの斜視図である。It is a perspective view of the light emitting / receiving unit of the optical position detection device according to the first embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態1に係る光学式位置検出装置の受発光ユニットの主要部の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the principal part of the light emitting / receiving unit of the optical position detection apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る光学式位置検出装置の受発光ユニットから出射される検出光の説明図である。It is explanatory drawing of the detection light radiate | emitted from the light emitting / receiving unit of the optical position detection apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る光学式位置検出装置において、受光部に用いた2つの受光素子の位置関係を示す説明図である。In the optical position detection apparatus according to Embodiment 1 of the present invention, it is an explanatory diagram showing a positional relationship between two light receiving elements used in a light receiving unit. 本発明の実施の形態1に係る光学式位置検出装置の制御系の説明図である。It is explanatory drawing of the control system of the optical position detection apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る光学式位置検出装置における位置検出原理の説明図である。It is explanatory drawing of the position detection principle in the optical position detection apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る光学式位置検出装置において対象物体のXY座標データを取得する原理の説明図である。It is explanatory drawing of the principle which acquires the XY coordinate data of a target object in the optical position detection apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る光学式位置検出装置の信号処理部の説明図である。It is explanatory drawing of the signal processing part of the optical position detection apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の変形例に係る光学式位置検出装置の信号処理部の説明図である。It is explanatory drawing of the signal processing part of the optical position detection apparatus which concerns on the modification of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2に係る光学式位置検出装置の制御系の説明図である。It is explanatory drawing of the control system of the optical position detection apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2に係る光学式位置検出装置の信号処理部の説明図である。It is explanatory drawing of the signal processing part of the optical position detection apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明を適用した位置検出システムの具体例1(入力機能付き表示システム)の説明図である。It is explanatory drawing of the specific example 1 (display system with an input function) of the position detection system to which this invention is applied. 本発明を適用した位置検出システムの具体例2(入力機能付き表示システム/入力機能付き投射型表示システム)の説明図である。It is explanatory drawing of the specific example 2 (display system with an input function / projection type display system with an input function) of the position detection system to which this invention is applied. 光学式位置検出装置で用いられる受光素子の説明図である。It is explanatory drawing of the light receiving element used with an optical position detection apparatus.

以下に図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明においては、互いに交差する方向をX軸方向およびY軸方向とし、X軸方向およびY軸方向に交差する方向をZ軸方向とする。また、以下に参照する図面では、X軸方向の一方側をX1側とし、他方側をX2側とし、Y軸方向の一方側をY1側とし、他方側をY2側とし、Z軸方向の一方側をZ1側とし、他方側をZ2側として表してある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, directions intersecting each other are defined as an X-axis direction and a Y-axis direction, and directions intersecting the X-axis direction and the Y-axis direction are defined as a Z-axis direction. In the drawings referred to below, one side in the X-axis direction is the X1 side, the other side is the X2 side, one side in the Y-axis direction is the Y1 side, the other side is the Y2 side, and one side in the Z-axis direction The side is represented as the Z1 side, and the other side is represented as the Z2 side.

[実施の形態1]
(全体構成)
図1は、本発明の実施の形態1に係る光学式位置検出装置の主要部の説明図である。図1(a)は光学式位置検出装置を検出光出射空間側の斜め方向からみたときの説明図であり、図1(b)は光学式位置検出装置を正面からみたときの説明図である。
[Embodiment 1]
(overall structure)
FIG. 1 is an explanatory diagram of a main part of the optical position detection device according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 1A is an explanatory diagram when the optical position detection device is viewed from an oblique direction on the detection light emission space side, and FIG. 1B is an explanatory diagram when the optical position detection device is viewed from the front. .

本形態の位置検出システム1は、対象物体Obの位置を検出する光学式位置検出装置10を有している。光学式位置検出装置10は、X軸方向およびY軸方向により規定される仮想のXY平面(仮想面)に沿うように放射状に出射した検出光L2を利用して、対象物体Obの位置を検出する。本形態において、位置検出システム1は、XY平面に沿って広がる視認面41をZ軸方向の一方側Z1に備えた視認面構成部材40を有しており、光学式位置検出装置10は、視認面41に沿って検出光L2を出射し、視認面構成部材40に対して視認面41側(Z軸方向の一方側Z1)に位置する対象物体Obの位置を検出する。従って、位置検出システム1の検出空間10Rは、光学式位置検出装置10において検出光L2が出射される検出光出射空間であり、検出空間10Rには、後述する検出光L2の光強度分布が形成される。かかる位置検出システム1は、光学式位置検出装置10によって、後述する電子黒板等の入力機能付き表示システムや入力機能付き投射型表示システム等として用いることができる。   The position detection system 1 of this embodiment includes an optical position detection device 10 that detects the position of the target object Ob. The optical position detection device 10 detects the position of the target object Ob by using the detection light L2 emitted radially along a virtual XY plane (virtual plane) defined by the X-axis direction and the Y-axis direction. To do. In this embodiment, the position detection system 1 includes a viewing surface constituent member 40 that includes a viewing surface 41 that extends along the XY plane on one side Z1 in the Z-axis direction. The detection light L2 is emitted along the surface 41, and the position of the target object Ob located on the viewing surface 41 side (one side Z1 in the Z-axis direction) with respect to the viewing surface constituent member 40 is detected. Accordingly, the detection space 10R of the position detection system 1 is a detection light emission space from which the detection light L2 is emitted in the optical position detection device 10, and a light intensity distribution of the detection light L2 described later is formed in the detection space 10R. Is done. The position detection system 1 can be used as a display system with an input function such as an electronic blackboard, which will be described later, or a projection display system with an input function, by the optical position detection device 10.

本形態の位置検出システム1において、光学式位置検出装置10は、視認面41(XY平面)に沿って検出光L2を放射状に出射可能な光源部12と、検出光L2の出射範囲(検出空間10R)に位置する対象物体Obで反射した検出光L2(反射光L3)を受光する受光部13とを備えている。   In the position detection system 1 of the present embodiment, the optical position detection device 10 includes a light source unit 12 that can emit the detection light L2 radially along the viewing surface 41 (XY plane), and an emission range (detection space) of the detection light L2. And a light receiving unit 13 that receives the detection light L2 (reflected light L3) reflected by the target object Ob located at 10R).

光学式位置検出装置10は、光源部12として、視認面構成部材40に対してY軸方向の一方側Y1に離間する位置で検出空間10Rに向く2つの光源部12(第1光源部12Aおよび第2光源部12B)を備えており、第1光源部12Aと第2光源部12Bとは、X軸方向で離間し、Y軸方向では同一の位置にある。また、光学式位置検出装置10は、受光部13として、視認面構成部材40に対してY軸方向の一方側Y1に離間する位置で検出空間10Rに向く第1受光部13Aおよび第2受光部13Bを備えており、第1受光部13Aと第2受光部13Bとは、X軸方向で離間し、Y軸方向では同一の位置にある。   The optical position detection apparatus 10 includes two light source units 12 (first light source unit 12A and the first light source unit 12A) facing the detection space 10R at positions separated from the viewing surface constituent member 40 on one side Y1 in the Y-axis direction as the light source unit 12. The first light source unit 12A and the second light source unit 12B are separated in the X-axis direction and are in the same position in the Y-axis direction. In addition, the optical position detection device 10 includes, as the light receiving unit 13, the first light receiving unit 13 </ b> A and the second light receiving unit that face the detection space 10 </ b> R at positions separated from the viewing surface constituent member 40 on one side Y <b> 1 in the Y axis direction. 13B, the first light receiving unit 13A and the second light receiving unit 13B are separated in the X-axis direction and are in the same position in the Y-axis direction.

ここで、第1受光部13Aは、第1光源部12Aから放射状に出射される検出光L2(検出光L2a)の放射中心位置に配置されており、第1受光部13Aと第1光源部12Aとは受発光ユニット15(第1受発光ユニット15A)として一体化されている。また、第2受光部13Bは、第2光源部12Bから放射状に出射される検出光L2(検出光L2b)の放射中心位置に配置されており、第2受光部13Bと第2光源部12Bとは受発光ユニット15(第2受発光ユニット15B)として一体化されている。   Here, 13 A of 1st light-receiving parts are arrange | positioned in the radiation | emission center position of the detection light L2 (detection light L2a) radiate | emitted radially from the 1st light source part 12A, 13A of 1st light-receiving parts and 12 A of 1st light source parts Is integrated as a light emitting / receiving unit 15 (first light emitting / receiving unit 15A). The second light receiving unit 13B is disposed at the radiation center position of the detection light L2 (detection light L2b) emitted radially from the second light source unit 12B, and the second light receiving unit 13B, the second light source unit 12B, Are integrated as a light emitting / receiving unit 15 (second light emitting / receiving unit 15B).

第1受発光ユニット15Aおよび第2受発光ユニット15Bは、視認面構成部材40よりZ軸方向の一方側Z1に突出した位置にある。また、第1受発光ユニット15Aと第2受発光ユニット15Bとは異なる期間において動作する。従って、第1受発光ユニット15Aにおいて、第1光源部12Aから検出光L2aが出射された際に、第1受光部13Aは、検出空間10Rに位置する対象物体Obで反射した検出光L2a(反射光L3)を受光する。かかる動作とは異なる期間において、第2受発光ユニット15Bにおいて、第2光源部12Bから検出光L2bが出射された際、第2受光部13Bは、検出空間10Rに位置する対象物体Obで反射した検出光L2b(反射光L3)を受光する。   The first light emitting / receiving unit 15A and the second light emitting / receiving unit 15B are located at positions projecting from the viewing surface constituting member 40 to one side Z1 in the Z-axis direction. The first light emitting / receiving unit 15A and the second light emitting / receiving unit 15B operate in different periods. Accordingly, in the first light receiving / emitting unit 15A, when the detection light L2a is emitted from the first light source unit 12A, the first light receiving unit 13A detects the detection light L2a (reflected) reflected by the target object Ob located in the detection space 10R. Light L3) is received. In a period different from this operation, when the detection light L2b is emitted from the second light source unit 12B in the second light receiving and emitting unit 15B, the second light receiving unit 13B is reflected by the target object Ob located in the detection space 10R. Detection light L2b (reflected light L3) is received.

(受発光ユニット)
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10の受発光ユニット15の斜視図である。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の受発光ユニット15の主要部の構成を示す説明図である。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の受発光ユニット15から出射される検出光L2の説明図であり、図4(a)は第1期間の第1点灯動作時に検出光L2が出射される様子を示し、図4(b)は、第2期間の第2点灯動作時に検出光L2が出射される様子を示している。なお、図2および図3に示すように、本形態の光学式位置検出装置10において、第1受発光ユニット15Aおよび第2受発光ユニット15Bは同一の構成を有していることから、第1受発光ユニット15Aの構成を中心に説明し、第2受発光ユニット15Bの詳細な説明を省略する。
(Light emitting / receiving unit)
FIG. 2 is a perspective view of the light emitting / receiving unit 15 of the optical position detection device 10 according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 3 is an explanatory diagram showing the configuration of the main part of the light emitting / receiving unit 15 of the optical position detection device 10 according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 4 is an explanatory diagram of the detection light L2 emitted from the light emitting / receiving unit 15 of the optical position detection device 10 according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 4A is the first lighting in the first period. FIG. 4B shows a state in which the detection light L2 is emitted during the second lighting operation in the second period. As shown in FIGS. 2 and 3, in the optical position detection device 10 of the present embodiment, the first light emitting / receiving unit 15A and the second light emitting / receiving unit 15B have the same configuration. The configuration of the light emitting / receiving unit 15A will be mainly described, and the detailed description of the second light emitting / receiving unit 15B will be omitted.

図2に示すように、第1光源部12Aは、長さ方向(円周方向)で湾曲した形状をもって延在する周面を備えた扇形形状のホルダー150を備えている。ホルダー150は、第1ホルダー151と第2ホルダー152とがZ軸方向で重ねられた構造になっており、第1ホルダー151は下端側に扇形形状の鍔部156aを備えており、第2ホルダー152は上端側に扇形形状の鍔部156bを備えている。鍔部156a、156bにより挟まれた部分は、検出光L2が出射される出射部になっており、鍔部156a、156bは、Z軸方向における検出光L2の出射範囲を制限している。   As shown in FIG. 2, the first light source unit 12 </ b> A includes a fan-shaped holder 150 having a peripheral surface extending in a shape curved in the length direction (circumferential direction). The holder 150 has a structure in which a first holder 151 and a second holder 152 are overlapped in the Z-axis direction. The first holder 151 includes a fan-shaped flange 156a on the lower end side, and the second holder 152 is provided with a fan-shaped flange 156b on the upper end side. The portion sandwiched between the flange portions 156a and 156b is an emission portion from which the detection light L2 is emitted, and the flange portions 156a and 156b limit the emission range of the detection light L2 in the Z-axis direction.

第1光源部12Aは、検出光L2の出射部として、Z軸方向に重ねて配置された第1光源モジュール126と第2光源モジュール127とを備えている。第1光源部12Aにおいて、第1光源モジュール126と第2光源モジュール127とによってZ軸方向で挟まれた部分は、対象物体Obからの反射光L3の入射部148になっており、かかる入射部148の奥に第1受光部13Aが配置されている。   12 A of 1st light source parts are provided with the 1st light source module 126 and the 2nd light source module 127 which were arrange | positioned and overlapped with the Z-axis direction as an emission part of the detection light L2. In the first light source unit 12A, a portion sandwiched between the first light source module 126 and the second light source module 127 in the Z-axis direction is an incident unit 148 of the reflected light L3 from the target object Ob, and the incident unit A first light receiving portion 13 </ b> A is disposed behind 148.

図3および図4に示すように、第1受発光ユニット15Aにおいて、第1光源モジュール126および第2光源モジュール127はいずれも、発光ダイオード等の発光素子からなる光源120、および円弧状のライトガイドLGを備えている。第2受発光ユニット15Bにおいても、第1受発光ユニット15Aと同様、第1光源モジュール126および第2光源モジュール127はいずれも、発光ダイオード等の発光素子からなる光源120、および円弧状のライトガイドLGを備えている。   As shown in FIGS. 3 and 4, in the first light emitting / receiving unit 15A, each of the first light source module 126 and the second light source module 127 includes a light source 120 made of a light emitting element such as a light emitting diode, and an arc-shaped light guide. LG is provided. In the second light receiving / emitting unit 15B, as in the first light receiving / emitting unit 15A, each of the first light source module 126 and the second light source module 127 includes a light source 120 made of a light emitting element such as a light emitting diode, and an arc-shaped light guide. LG is provided.

第1光源モジュール126は、光源120として、第1光源121を備えている。第1光源121は、ライトガイドLGの一方の端部LG1の端面に出射方向を向けて配置されている。また、第1光源モジュール126は、ライトガイドLGの円弧状の外周面LG3に沿って、光学シートPSおよびルーバーフィルムLF等を備えた円弧状の出射方向設定部LEを備え、ライトガイドLGの円弧状の内周面LG4に沿って、円弧状の反射シートRSを備えている。第2光源モジュール127も、第1光源モジュール126と同様、光源120として、第2光源122を備えている。第2光源122はライトガイドLGの他方の端部LG2の端面に出射方向を向けて配置されている。また、第2光源モジュール127は、第1光源モジュール126と同様、ライトガイドLGの円弧状の外周面LG3に沿って、光学シートPSおよびルーバーフィルムLF等を備えた円弧状の出射方向設定部LEを備え、ライトガイドLGの円弧状の内周面LG4に沿って、円弧状の反射シートRSを備えている。第1光源121および第2光源122としては、LED(発光ダイオード)等の発光素子が用いられている。LEDはピーク波長が840〜1000nmに位置する赤外光からなる検出光L2を発散光として出射する。なお、ライトガイドLGの外周面LG3および内周面LG4のうちの少なくとも一方には、ライトガイドLGからの検出光L2の出射効率を調整するための加工が施されている。かかる加工手法としては、例えば反射ドットを印刷する方式や、スタンパーやインジェクションにより凹凸を付す成型方式や、溝加工方式を採用することができる。かかる第1光源モジュール126および第2光源モジュール127においては、第1光源121が点灯することにより、第1光源モジュール126から検出光L2が放射状に出射され、第2光源122が点灯することにより、第2光源モジュール127から検出光L2が放射状に出射される。   The first light source module 126 includes a first light source 121 as the light source 120. The first light source 121 is arranged with the emission direction facing the end surface of one end LG1 of the light guide LG. Further, the first light source module 126 includes an arc-shaped emission direction setting unit LE including the optical sheet PS and the louver film LF along the arc-shaped outer peripheral surface LG3 of the light guide LG. An arcuate reflecting sheet RS is provided along the arcuate inner circumferential surface LG4. Similar to the first light source module 126, the second light source module 127 also includes a second light source 122 as the light source 120. The second light source 122 is arranged with the emission direction facing the end surface of the other end LG2 of the light guide LG. Similarly to the first light source module 126, the second light source module 127 has an arcuate emission direction setting portion LE provided with an optical sheet PS, a louver film LF, and the like along the arcuate outer circumferential surface LG3 of the light guide LG. And an arcuate reflection sheet RS is provided along the arcuate inner circumferential surface LG4 of the light guide LG. As the first light source 121 and the second light source 122, light emitting elements such as LEDs (light emitting diodes) are used. The LED emits detection light L2 composed of infrared light having a peak wavelength of 840 to 1000 nm as diverging light. Note that at least one of the outer peripheral surface LG3 and the inner peripheral surface LG4 of the light guide LG is processed to adjust the emission efficiency of the detection light L2 from the light guide LG. As such a processing method, for example, a method of printing a reflective dot, a molding method of giving unevenness by a stamper or injection, or a groove processing method can be adopted. In the first light source module 126 and the second light source module 127, when the first light source 121 is turned on, the detection light L2 is emitted radially from the first light source module 126, and the second light source 122 is turned on. Detection light L2 is emitted radially from the second light source module 127.

(受光部13の構成)
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、受光部13に用いた2つの受光素子の位置関係を示す説明図である。なお、第1受発光ユニット15Aおよび第2受発光ユニット15Bは同一の構成を有していることから、第1受発光ユニット15Aの構成を中心に説明し、第2受発光ユニット15Bの詳細な説明を省略する。
(Configuration of the light receiving unit 13)
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the positional relationship between two light receiving elements used in the light receiving unit 13 in the optical position detection device 10 according to Embodiment 1 of the present invention. Since the first light emitting / receiving unit 15A and the second light emitting / receiving unit 15B have the same configuration, the configuration of the first light receiving / emitting unit 15A will be mainly described, and the details of the second light emitting / receiving unit 15B will be described. Description is omitted.

図2〜図5に示すように、本形態の光学式位置検出装置10において、第1受発光ユニット15Aは、第1受光部13Aに複数の受光素子130を備えている。より具体的には、第1受光部13Aは、複数の受光素子130として、第1受光素子131と、第1受光素子131に対してX軸方向で隣り合う位置に配置された第2受光素子132とを備えている。複数の受光素子130(第1受光素子131、および第2受光素子132)はいずれも、例えば、フォトダイオードやフォトトランジスターであり、本形態においては、赤外域に感度ピークを備えたフォトダイオードであり、図15を参照して説明した構成を有している。   As shown in FIGS. 2 to 5, in the optical position detection device 10 of the present embodiment, the first light receiving / emitting unit 15 </ b> A includes a plurality of light receiving elements 130 in the first light receiving unit 13 </ b> A. More specifically, the first light receiving unit 13 </ b> A includes a first light receiving element 131 and a second light receiving element disposed at a position adjacent to the first light receiving element 131 in the X-axis direction as the plurality of light receiving elements 130. 132. Each of the plurality of light receiving elements 130 (the first light receiving element 131 and the second light receiving element 132) is, for example, a photodiode or a phototransistor, and in this embodiment, is a photodiode having a sensitivity peak in the infrared region. The configuration described with reference to FIG. 15 is provided.

図5に示すように、第1受光素子131と第2受光素子132とは、第1受光素子131の受光面131aと第2受光素子132の受光面132aを逆方向に傾斜させて隣接配置されており、第1受光素子131と第2受光素子132とは、受光面131a、132aに対する法線方向が互いに交差する方向に延びている。本形態において、第1受光素子131および第2受光素子132は、図15を参照して説明した感度指向性に対応させて、第1受光素子131の受光面131aに対する法線方向、および第2受光素子132の受光面132aに対する法線方向は、互いに45°から90°の角度θcを成す方向に延びている。ここで、第1受光素子131の受光面131aに対する法線方向と、第2受光素子132の受光面132aに対する法線方向とが成す角度θcは、50°から90°の範囲にあることが好ましい。   As shown in FIG. 5, the first light receiving element 131 and the second light receiving element 132 are disposed adjacent to each other with the light receiving surface 131a of the first light receiving element 131 and the light receiving surface 132a of the second light receiving element 132 inclined in opposite directions. The first light receiving element 131 and the second light receiving element 132 extend in a direction in which normal directions with respect to the light receiving surfaces 131a and 132a intersect each other. In the present embodiment, the first light receiving element 131 and the second light receiving element 132 correspond to the sensitivity directivity described with reference to FIG. 15, and the normal direction with respect to the light receiving surface 131a of the first light receiving element 131 and the second direction. The normal direction to the light receiving surface 132a of the light receiving element 132 extends in a direction that forms an angle θc of 45 ° to 90 ° with each other. Here, the angle θc formed by the normal direction to the light receiving surface 131a of the first light receiving element 131 and the normal direction to the light receiving surface 132a of the second light receiving element 132 is preferably in the range of 50 ° to 90 °. .

ここで、第1光源部12Aから出射される検出光L2の出射範囲の中央に相当する角度方向を0°方向とし、かかる0°の方向に広がる面を仮想面Sとすると、第1受光素子131の受光面131aと第2受光素子132の受光面132aは、仮想面Sに対して線対称に配置されている。従って、第1受光素子131の第1受光範囲131Rと第2受光素子132の第2受光範囲132Rは、0°方向を中心とする所定の角度範囲において重なっている。   Here, assuming that the angle direction corresponding to the center of the emission range of the detection light L2 emitted from the first light source unit 12A is the 0 ° direction, and the surface extending in the 0 ° direction is the virtual surface S, the first light receiving element. The light receiving surface 131a of 131 and the light receiving surface 132a of the second light receiving element 132 are arranged symmetrically with respect to the virtual surface S. Accordingly, the first light receiving range 131R of the first light receiving element 131 and the second light receiving range 132R of the second light receiving element 132 overlap in a predetermined angle range centered on the 0 ° direction.

なお、第2受発光ユニット15Bの第2受光部13Bも、第1受光部13Aと同様、複数の受光素子130として、第1受光素子131と第2受光素子132とを備えている。   The second light receiving unit 13B of the second light receiving / emitting unit 15B also includes a first light receiving element 131 and a second light receiving element 132 as a plurality of light receiving elements 130, similarly to the first light receiving unit 13A.

(制御系)
図6は、本発明の実施の形態1に係る光学式位置検出装置10の制御系の説明図であり、図6(a)、(b)は、制御系のブロック図、および光源駆動部による点灯動作等を示す説明図である。図6(a)に示すように、光学式位置検出装置10において、第1受発光ユニット15Aの第1光源部12A、および第2受発光ユニット15Bの第2光源部12Bは、制御用IC70に電気的に接続されている。また、第1受発光ユニット15Aの第1受光部13A、および第2受発光ユニット15Bの第2受光部13Bは、信号処理部71を介して、制御用IC70に電気的に接続されている。制御用IC70は、パーソナルコンピューター等の上位の制御装置60に電気的に接続されている。
(Control system)
6 is an explanatory diagram of a control system of the optical position detection device 10 according to the first embodiment of the present invention. FIGS. 6A and 6B are a block diagram of the control system and a light source driving unit. It is explanatory drawing which shows lighting operation etc. As shown in FIG. 6A, in the optical position detection device 10, the first light source unit 12A of the first light emitting / receiving unit 15A and the second light source unit 12B of the second light emitting / receiving unit 15B are connected to the control IC 70. Electrically connected. Further, the first light receiving unit 13A of the first light receiving / emitting unit 15A and the second light receiving unit 13B of the second light receiving / emitting unit 15B are electrically connected to the control IC 70 via the signal processing unit 71. The control IC 70 is electrically connected to a host control device 60 such as a personal computer.

制御用IC70は、基準クロック、A相基準パルス、B相基準パルス、タイミング制御パルス、同期クロック等を生成する複数の回路(図示せず)を有している。また、制御用IC70は、A相基準パルスに基づいて所定の駆動パルスを生成するパルス発生器75aと、B相基準パルスに基づいて所定の駆動パルスを生成するパルス発生器75bと、パルス発生器75aおよびパルス発生器75bが生成した駆動パルスを第1光源121および第2光源122の何れに印加するかを制御するスイッチ部76を有している。かかるパルス発生器75a、75b、およびスイッチ部76は光源駆動部51を構成している。   The control IC 70 has a plurality of circuits (not shown) that generate a reference clock, an A-phase reference pulse, a B-phase reference pulse, a timing control pulse, a synchronous clock, and the like. The control IC 70 also includes a pulse generator 75a that generates a predetermined drive pulse based on the A-phase reference pulse, a pulse generator 75b that generates a predetermined drive pulse based on the B-phase reference pulse, and a pulse generator The switch unit 76 controls which of the first light source 121 and the second light source 122 the drive pulse generated by the pulse generator 75 b and the pulse generator 75 b is applied to. The pulse generators 75 a and 75 b and the switch unit 76 constitute the light source driving unit 51.

光源駆動部51は、図6(b)に示すように、第1光源121と第2光源122に逆相の駆動パルスを印加することにより、第1光源121を点灯させ第2光源122を消灯させる第1期間の第1点灯動作と、第2光源122を点灯させ第1光源121を消灯させる第2期間の第2点灯動作とを行なわせる。   As illustrated in FIG. 6B, the light source driving unit 51 applies a driving pulse having a reverse phase to the first light source 121 and the second light source 122 to turn on the first light source 121 and turn off the second light source 122. The first lighting operation in the first period is performed, and the second lighting operation in the second period in which the second light source 122 is turned on and the first light source 121 is turned off.

この結果、第1期間の第1点灯動作時において検出空間10Rには、XY平面に沿って第1光強度分布LID1が形成される。かかる第1光強度分布LID1は、図4(a)に矢印の長さにより検出光の光強度を示すように、検出空間10R(出射範囲)内に一方の端部LG1に対応する角度方向から他方の端部LG2に対応する角度方向に向けて強度が単調に低下する光強度分布を備えている。一方、第2期間の第2点灯動作時において検出空間10Rには、XY平面に沿って第2光強度分布LID2が形成される。かかる第2光強度分布LID2は、図4(b)に矢印の長さにより検出光の光強度を示すように、出射範囲内に他方の端部LG2に対応する角度方向から一方の端部LG1に対応する角度方向に向けて強度が単調に低下する光強度分布を備えるものとなる。ここで、光学式位置検出装置10において、光源部12に対する駆動電流値を制御するにあたっては、電圧振幅変調やパルス幅変調が行われる。   As a result, the first light intensity distribution LID1 is formed along the XY plane in the detection space 10R during the first lighting operation in the first period. The first light intensity distribution LID1 is shown in FIG. 4A from the angle direction corresponding to one end LG1 in the detection space 10R (outgoing range), as indicated by the length of the arrow. It has a light intensity distribution in which the intensity monotonously decreases in the angular direction corresponding to the other end LG2. On the other hand, the second light intensity distribution LID2 is formed along the XY plane in the detection space 10R during the second lighting operation in the second period. The second light intensity distribution LID2 has one end LG1 from the angular direction corresponding to the other end LG2 within the emission range, as shown in FIG. 4B by the length of the arrow in FIG. 4B. It is provided with a light intensity distribution in which the intensity monotonously decreases in the angle direction corresponding to. Here, in the optical position detection device 10, voltage amplitude modulation and pulse width modulation are performed when controlling the drive current value for the light source unit 12.

なお、第2受発光ユニット15Bは、第1受発光ユニット15Aと同様な構成をもって制御用IC70に電気的に接続されており、光源駆動部51は第2受発光ユニット15Bの第2光源部12Bに対しても、第1光源部12Aと同様、第1期間において第1点灯動作を行わせて第1光強度分布LID1を形成させる。また、第1期間とは重ならない第2期間において第2点灯動作を行わせて第2光強度分布LID2を形成させる。ここで、光源駆動部51は、図6(b)に示すように、第2受発光ユニット15Aの第1光源部12Aの第1点灯動作(第1期間)および第2点灯動作(第2期間)の後に、第2受発光ユニット15Bの第2光源部12Bの第1点灯動作(第1期間)および第2点灯動作(第2期間)を行う。   The second light emitting / receiving unit 15B is electrically connected to the control IC 70 with the same configuration as the first light emitting / receiving unit 15A, and the light source driving unit 51 is the second light source unit 12B of the second light emitting / receiving unit 15B. In the same manner as in the first light source unit 12A, the first lighting operation is performed in the first period to form the first light intensity distribution LID1. Further, the second lighting operation is performed in the second period that does not overlap with the first period to form the second light intensity distribution LID2. Here, as shown in FIG. 6B, the light source driving unit 51 performs the first lighting operation (first period) and the second lighting operation (second period) of the first light source unit 12A of the second light emitting / receiving unit 15A. ), The first lighting operation (first period) and the second lighting operation (second period) of the second light source unit 12B of the second light emitting / receiving unit 15B are performed.

再び図6(a)において、制御用IC70は、受光量測定部73と、受光量測定部73での測定結果に基づいてパルス発生器75a、75bを制御して光源部12の光源120(第1光源121および第2光源122)に供給する駆動パルスの駆動電流値(第1駆動電流値)を調整する調整量算出部74を備えている。かかる受光量測定部73および調整量算出部74は、位置検出部50の一部の機能を担っている。調整量算出部74は、パルス発生器75a、75bに対する制御信号を出力するアナログ−デジタル変換部等を備えている。   In FIG. 6A again, the control IC 70 controls the light receiving amount measuring unit 73 and the pulse generators 75a and 75b based on the measurement result of the received light amount measuring unit 73 to control the light source 120 (first step) of the light source unit 12. An adjustment amount calculation unit 74 that adjusts the drive current value (first drive current value) of the drive pulse supplied to the first light source 121 and the second light source 122) is provided. The received light amount measurement unit 73 and the adjustment amount calculation unit 74 have a partial function of the position detection unit 50. The adjustment amount calculation unit 74 includes an analog-digital conversion unit that outputs control signals for the pulse generators 75a and 75b.

ここで、受光部13の第1受光素子131から出力された信号、および第2受光素子132から出力された信号は、信号処理部71を介して制御用IC70の位置検出部50に入力される。信号処理部71の詳細は、図9等を参照しながら後述する。   Here, the signal output from the first light receiving element 131 of the light receiving unit 13 and the signal output from the second light receiving element 132 are input to the position detecting unit 50 of the control IC 70 via the signal processing unit 71. . Details of the signal processing unit 71 will be described later with reference to FIG.

かかる制御用IC70は、パーソナルコンピューター等の上位の制御装置60の制御部61によって制御されており、かかる制御装置60は、受光量測定部73および調整量算出部74とともに位置検出部50を構成する座標データ取得部55を有している。従って、本形態において、位置検出部50は、制御用IC70の受光量測定部73および調整量算出部74と、上位の制御装置60(パーソナルコンピューター)の座標データ取得部55とによって構成されている。   The control IC 70 is controlled by a control unit 61 of a host control device 60 such as a personal computer. The control device 60 constitutes a position detection unit 50 together with a received light amount measurement unit 73 and an adjustment amount calculation unit 74. A coordinate data acquisition unit 55 is included. Therefore, in this embodiment, the position detection unit 50 is configured by the received light amount measurement unit 73 and the adjustment amount calculation unit 74 of the control IC 70 and the coordinate data acquisition unit 55 of the host control device 60 (personal computer). .

ここで、本形態の光学式位置検出装置10は、受発光ユニット15として、互いに離間した位置に配置された第1受発光ユニット15Aおよび第2受発光ユニット15Bを有している。このため、座標データ取得部55は、第1受発光ユニット15Aに対する駆動結果に基づいて、第1光源部12Aの放射中心に対する対象物体Obの角度位置を検出する第1角度位置検出部551と、第2受発光ユニット15Bに対する駆動結果に基づいて、第2光源部12Bの放射中心に対する対象物体Obの角度位置を検出する第2角度位置検出部552を有している。また、座標データ取得部55は、第1角度位置検出部551で得られた対象物体Obの角度位置と、第2角度位置検出部552で得られた対象物体Obの角度位置とに基づいて、対象物体ObのXY座標データを確定する座標データ確定部553を備えている。   Here, the optical position detection device 10 of the present embodiment includes, as the light emitting / receiving unit 15, a first light emitting / receiving unit 15 </ b> A and a second light emitting / receiving unit 15 </ b> B arranged at positions separated from each other. For this reason, the coordinate data acquisition unit 55 detects the angular position of the target object Ob with respect to the radiation center of the first light source unit 12A based on the driving result for the first light emitting / receiving unit 15A, A second angular position detection unit 552 that detects the angular position of the target object Ob with respect to the radiation center of the second light source unit 12B based on the driving result for the second light emitting / receiving unit 15B. Also, the coordinate data acquisition unit 55 is based on the angular position of the target object Ob obtained by the first angular position detection unit 551 and the angular position of the target object Ob obtained by the second angular position detection unit 552. A coordinate data determination unit 553 is provided for determining the XY coordinate data of the target object Ob.

なお、本形態では、制御用IC70を多チャンネル化して、1つの制御用IC70によって第1受発光ユニット15Aおよび第2受発光ユニット15Bを駆動しているが、第1受発光ユニット15Aおよび第2受発光ユニット15Bに対して1対1の関係をもつ2つの制御用IC70を用いてもよい。   In this embodiment, the control IC 70 is multi-channeled, and the first light emitting / receiving unit 15A and the second light emitting / receiving unit 15B are driven by one control IC 70. However, the first light emitting / receiving unit 15A and second Two control ICs 70 having a one-to-one relationship with the light emitting / receiving unit 15B may be used.

(対象物体の位置検出動作)
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における位置検出原理の説明図であり、図7(a)は光強度分布の説明図であり、図7(b)は対象物体Obが存在する位置情報(角度位置/方位情報)を取得する方法の説明図である。図8は、本発明の実施の形態1に係る光学式位置検出装置10において対象物体ObのXY座標データを取得する原理の説明図である。図7では、光源部12から出射される検出光L2の出射範囲の中央(受光部13の正面)に相当する角度方向を0°としてある。
(Target object position detection)
FIG. 7 is an explanatory view of the position detection principle in the optical position detection device 10 according to the first embodiment of the present invention, FIG. 7 (a) is an explanatory view of the light intensity distribution, and FIG. It is explanatory drawing of the method of acquiring the positional information (angular position / azimuth information) in which the target object Ob exists. FIG. 8 is an explanatory diagram of the principle of acquiring the XY coordinate data of the target object Ob in the optical position detection device 10 according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 7, the angle direction corresponding to the center of the emission range of the detection light L2 emitted from the light source unit 12 (front surface of the light receiving unit 13) is set to 0 °.

本形態では、まず、第1光源部12Aの第1光源モジュール126によって、第1光強度分布LID1を形成した際、検出光L2の出射角度方向と、検出光L2の強度とは、図7(a)に線E1で示す直線関係にある。また、第1光源部12Aの第2光源モジュール127によって、第2光強度分布LID2を形成した際、検出光L2の出射角度方向と、検出光L2の強度とは、図7(a)に線E2で示す直線関係にある。ここで、図7(b)および図8に示すように、第1光源部12Aの中心PE(検出光L2の放射中心位置)からみて角度θの方向に対象物体Obが存在するとする。この場合、第1光強度分布LID1を形成したとき、対象物体Obが存在する位置での検出光L2の強度はINTaとなる。これに対して、第2光強度分布LID2を形成したとき、対象物体Obが存在する位置での検出光L2の強度はINTbとなる。従って、第1光強度分布LID1を形成した際の第1受光部13Aでの検出受光強度と、第2光強度分布LID2を形成した際の第1受光部13Aでの検出受光強度を比較して、強度INTa、INTbの関係を求めれば、図7(b)および図8に示すように、第1光源部12Aの中心PEを基準に対象物体Obが位置する方向の角度θ(角度θ1/角度位置)を求めることができる。   In this embodiment, first, when the first light intensity distribution LID1 is formed by the first light source module 126 of the first light source unit 12A, the emission angle direction of the detection light L2 and the intensity of the detection light L2 are shown in FIG. a) is in a linear relationship indicated by a line E1. In addition, when the second light intensity distribution LID2 is formed by the second light source module 127 of the first light source unit 12A, the emission angle direction of the detection light L2 and the intensity of the detection light L2 are shown in FIG. There is a linear relationship indicated by E2. Here, as illustrated in FIGS. 7B and 8, it is assumed that the target object Ob exists in the direction of the angle θ when viewed from the center PE (radiation center position of the detection light L2) of the first light source unit 12A. In this case, when the first light intensity distribution LID1 is formed, the intensity of the detection light L2 at the position where the target object Ob is present is INTa. On the other hand, when the second light intensity distribution LID2 is formed, the intensity of the detection light L2 at the position where the target object Ob is present is INTb. Therefore, the detected light reception intensity at the first light receiving unit 13A when the first light intensity distribution LID1 is formed is compared with the detected light reception intensity at the first light receiving unit 13A when the second light intensity distribution LID2 is formed. If the relationship between the intensity INTa and INTb is obtained, as shown in FIG. 7B and FIG. 8, the angle θ (angle θ1 / angle) in the direction in which the target object Ob is located with respect to the center PE of the first light source unit 12A. Position).

かかる原理を利用して、対象物体Obの角度位置(角度θ1)を検出するにあたって、本形態では、第1光源部12Aによって、第1光強度分布LID1を形成した第1期間における第1受光部13Aから出力される信号の強度と、第2光強度分布LID2を形成した第2期間における第1受光部13Aから出力される信号の強度とが等しくなるように、第1光源部12Aに対する第1駆動電流値、および第1光源部12Aに対する第2駆動電流値を調整する。   In detecting the angular position (angle θ1) of the target object Ob using this principle, in this embodiment, the first light receiving unit in the first period in which the first light intensity distribution LID1 is formed by the first light source unit 12A. The first light source unit 12A has a first intensity with respect to the first light source unit 12A so that the intensity of the signal output from the unit 13A is equal to the intensity of the signal output from the first light receiving unit 13A in the second period in which the second light intensity distribution LID2 is formed. The drive current value and the second drive current value for the first light source unit 12A are adjusted.

ここで、第1光源部12Aから出力される信号の強度は、光源120に対する第1駆動電流値、および光源120に対する第2駆動電流値に比例する。従って、光源120に対する第1駆動電流値、および光源120に対する第2駆動電流値を調整した後の第1駆動電流値と第2駆動電流値との比や差、あるいは駆動電流値を調整した際の駆動電流値の調整量の比や差から対象物体Obが位置する方向の角度θ(角度θ1)を求めることができる。   Here, the intensity of the signal output from the first light source unit 12 </ b> A is proportional to the first drive current value for the light source 120 and the second drive current value for the light source 120. Therefore, when the ratio or difference between the first drive current value and the second drive current value after adjusting the first drive current value for the light source 120 and the second drive current value for the light source 120, or when the drive current value is adjusted. The angle θ (angle θ1) in the direction in which the target object Ob is located can be obtained from the ratio or difference of the adjustment amounts of the drive current values.

より具体的には、まず、図6(a)に示す制御用IC70の光源駆動部51は、第1点灯動作として第1光源121を点灯させて第1光強度分布LID1を形成した後、第2点灯動作として第2光源122を点灯させて第2光強度分布LID2を形成する。この際、第1光強度分布LID1と第2光強度分布LID2とは強度変化の向きは逆向きであるが、強度レベルは同一である。また、第1受光部13Aの第1受光素子131および第2受光素子132は反射光L3を検出し、第1受光素子131および第2受光素子132から出力された信号は、信号処理部71を介して検出用信号Vtとして制御用IC70に出力される。   More specifically, the light source driver 51 of the control IC 70 shown in FIG. 6A first turns on the first light source 121 as the first lighting operation to form the first light intensity distribution LID1, and then As the second lighting operation, the second light source 122 is turned on to form the second light intensity distribution LID2. At this time, the first light intensity distribution LID1 and the second light intensity distribution LID2 have opposite intensity changes, but the intensity levels are the same. Further, the first light receiving element 131 and the second light receiving element 132 of the first light receiving unit 13A detect the reflected light L3, and the signals output from the first light receiving element 131 and the second light receiving element 132 are transmitted to the signal processing unit 71. And output to the control IC 70 as a detection signal Vt.

そして、位置検出部50の調整量算出部74は、第1点灯動作時の第1受光部13Aの検出受光強度INTaと、第2点灯動作時の第1受光部13Aの検出受光強度INTbを比較する。その結果、第1点灯動作時の第1受光部13Aの検出受光強度INTaと、第2点灯動作時の第1受光部13Aの検出受光強度INTbとが等しければ、対象物体Obの角度位置は0°である。   Then, the adjustment amount calculation unit 74 of the position detection unit 50 compares the detected light reception intensity INTa of the first light receiving unit 13A during the first lighting operation with the detected light reception intensity INTb of the first light receiving unit 13A during the second lighting operation. To do. As a result, if the detected light reception intensity INTa of the first light receiving unit 13A during the first lighting operation is equal to the detected light reception intensity INTb of the first light receiving unit 13A during the second lighting operation, the angular position of the target object Ob is 0. °.

これに対して、検出受光強度INTa、INTbが相違している場合、第1点灯動作時の第1受光部13Aの検出受光強度INTaと、第2点灯動作時の第1受光部13Aの検出受光強度INTbとが等しくなるように、第1光源121に対する第1駆動電流値、および第2光源122に対する第2駆動電流値を調整する。そして、再度、第1点灯動作と第2点灯動作を行った際に、第1点灯動作時の第1受光部13Aの検出受光強度INTaと、第2点灯動作時の第1受光部13Aの検出受光強度INTbとが等しければ、図6に示す第1角度位置検出部551は、かかる調整を行った後の第1光源121および第2光源122に対する駆動電流値の比や差、あるいは駆動電流値の調整量の比や差から対象物体Obが位置する方向の角度θ(角度θ1)を求めることができる。   On the other hand, when the detected light reception intensities INTa and INTb are different, the detected light reception intensity INTa of the first light receiving unit 13A during the first lighting operation and the detected light reception of the first light receiving unit 13A during the second lighting operation. The first drive current value for the first light source 121 and the second drive current value for the second light source 122 are adjusted so that the intensity INTb is equal. Then, when the first lighting operation and the second lighting operation are performed again, the detected light reception intensity INTa of the first light receiving unit 13A during the first lighting operation and the detection of the first light receiving unit 13A during the second lighting operation. If the received light intensity INTb is equal, the first angular position detector 551 shown in FIG. 6 performs the ratio or difference of the drive current values with respect to the first light source 121 and the second light source 122 after such adjustment, or the drive current value. The angle θ (angle θ1) in the direction in which the target object Ob is located can be obtained from the adjustment amount ratio or difference.

かかる動作を第2光源部12Bにおいても行えば、第2角度位置検出部552は、第2光源部12Bの中心PEを基準に対象物体Obが位置する方向の角度θ(角度θ2/角度位置)を求めることができる。従って、座標データ確定部553は、図8に示すように、第1受光部13Aと第2受光部13Bの間の距離DSに基づいて第1角度位置検出部551で検出した角度位置(角度θ1の方向)と、第2角度位置検出部552で検出した角度位置(角度θ2の方向)の交点に相当する位置を対象物体Obが位置するXY座標データとして取得することができる。   If such an operation is performed also in the second light source unit 12B, the second angular position detection unit 552 has an angle θ (angle θ2 / angular position) in a direction in which the target object Ob is positioned with respect to the center PE of the second light source unit 12B. Can be requested. Therefore, as shown in FIG. 8, the coordinate data determination unit 553 is configured to detect the angular position (angle θ1) detected by the first angular position detection unit 551 based on the distance DS between the first light receiving unit 13A and the second light receiving unit 13B. And the position corresponding to the intersection of the angular position detected by the second angular position detector 552 (the direction of the angle θ2) can be acquired as XY coordinate data where the target object Ob is positioned.

(信号処理部)
図9は、本発明の実施の形態1に係る光学式位置検出装置10の信号処理部71の説明図であり、図9(a)、(b)は、信号処理部71のブロック図、および信号処理部71の具体的な構成例を示す説明図である。なお、信号処理部71は、第1受発光ユニット15Aおよび第2受発光ユニット15Bの双方に同一の構成をもって設けられているため、第1受発光ユニット15Aに対する信号処理部71のみを説明し、第2受発光ユニット15Bに対する信号処理部71の説明を省略する。
(Signal processing part)
FIG. 9 is an explanatory diagram of the signal processing unit 71 of the optical position detection device 10 according to the first embodiment of the present invention. FIGS. 9A and 9B are a block diagram of the signal processing unit 71, and FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating a specific configuration example of a signal processing unit 71. FIG. Since the signal processing unit 71 is provided with the same configuration in both the first light emitting / receiving unit 15A and the second light emitting / receiving unit 15B, only the signal processing unit 71 for the first light emitting / receiving unit 15A will be described. The description of the signal processing unit 71 for the second light emitting / receiving unit 15B is omitted.

図9(a)に示すように、光学式位置検出装置10において、信号処理部71は、まず、第1I−V変換部91A、第1増幅部92A、第2I−V変換部91B、および第2増幅部92Bを有している。第1I−V変換部91Aは、第1受光素子131から出力された第1信号(電流波形)から直流成分を除去して第1電圧信号に変換し、第1増幅部92Aは、第1電圧信号を増幅して第1増幅信号を出力する。第2I−V変換部91Bは、第2受光素子132から出力された第2信号(電流波形)から直流成分を除去して第2電圧信号に変換し、第2増幅部92Bは、第2電圧信号を増幅して第2増幅信号を出力する。   As shown in FIG. 9A, in the optical position detection device 10, the signal processing unit 71 first includes a first IV conversion unit 91A, a first amplification unit 92A, a second IV conversion unit 91B, and Two amplifying units 92B are provided. The first IV conversion unit 91A removes a direct current component from the first signal (current waveform) output from the first light receiving element 131 and converts it to a first voltage signal. The first amplification unit 92A The signal is amplified and a first amplified signal is output. The second IV conversion unit 91B removes a direct current component from the second signal (current waveform) output from the second light receiving element 132 and converts it to a second voltage signal. The second amplification unit 92B The signal is amplified and a second amplified signal is output.

また、信号処理部71は加算部93および検出用信号生成部90を備えており、加算部93は、第1増幅部92Aからの第1増幅信号と、第2増幅部92Bからの第2増幅信号とを加算して加算出力Vsを生成する。検出用信号生成部90は、加算出力Vsを増幅した後、増幅後の加算出力Vsと、予め設定された閾値とを比較し、加算出力Vsが閾値以下のときには加算出力Vsに第1倍率を乗じたレベルの信号を検出用信号Vtとして位置検出部50に出力し、加算出力Vsが閾値を超えるときには加算出力Vsに第1倍率より小さな第2倍率を乗じたレベルの信号を検出用信号Vtとして位置検出部50に出力する。このため、位置検出部50は、検出用信号生成部90から出力された検出用信号Vtに基づいて対象物体Obの位置を検出する。   The signal processing unit 71 includes an adding unit 93 and a detection signal generating unit 90. The adding unit 93 includes a first amplified signal from the first amplifying unit 92A and a second amplified signal from the second amplifying unit 92B. The signal is added to generate an added output Vs. The detection signal generator 90 amplifies the added output Vs, compares the amplified added output Vs with a preset threshold value, and sets the first magnification to the added output Vs when the added output Vs is equal to or less than the threshold value. A signal of the multiplied level is output to the position detection unit 50 as a detection signal Vt. When the addition output Vs exceeds a threshold value, a signal of a level obtained by multiplying the addition output Vs by a second magnification smaller than the first magnification is detected signal Vt. To the position detection unit 50. For this reason, the position detection unit 50 detects the position of the target object Ob based on the detection signal Vt output from the detection signal generation unit 90.

かかる検出用信号生成部90として、本形態では、比較部95、加算出力増幅部94、および増幅率切換部96(出力調整部)を備えている。ここで、比較部95は、加算出力Vsと閾値とを比較し、加算出力増幅部94は、加算出力Vsを所定の増幅率で増幅する。増幅率切換部96は、比較部95での比較結果において、加算出力Vsが閾値以下のときには加算出力増幅部94の増幅率を第1増幅率とし、加算出力Vsが閾値を超えるときには加算出力増幅部94の増幅率を第1増幅率より小さな第2増幅率とする。従って、本形態では、第1倍率が第1増幅率に相当し、第2倍率が第2増幅率に相当する。   In this embodiment, the detection signal generation unit 90 includes a comparison unit 95, an addition output amplification unit 94, and an amplification factor switching unit 96 (output adjustment unit). Here, the comparison unit 95 compares the addition output Vs with a threshold value, and the addition output amplification unit 94 amplifies the addition output Vs with a predetermined amplification factor. In the comparison result in the comparison unit 95, the amplification factor switching unit 96 sets the amplification factor of the addition output amplification unit 94 as the first amplification factor when the addition output Vs is less than or equal to the threshold value, and adds the output amplification when the addition output Vs exceeds the threshold value. The amplification factor of the unit 94 is set to a second amplification factor smaller than the first amplification factor. Therefore, in this embodiment, the first magnification corresponds to the first amplification factor, and the second magnification corresponds to the second amplification factor.

かかる信号処理部71は、例えば、図9(b)に示すように構成することができる。なお、図9(b)には、帰還抵抗、入力抵抗等が用いられているが、抵抗については四角形で表し、それらの説明を省略する。図9(a)、(b)に示すように、第1I−V変換部91Aおよび第2I−V変換部91Bは各々、結合容量911と、帰還抵抗および帰還容量を備えたオペアンプ912により構成され、第1増幅部92Aおよび第2増幅部92Bは、帰還抵抗および帰還容量を備えたオペアンプ921により構成されている。加算部93は、オペアンプ931により構成されている。   The signal processing unit 71 can be configured as shown in FIG. 9B, for example. In FIG. 9B, a feedback resistor, an input resistor, and the like are used. However, the resistor is represented by a rectangle and the description thereof is omitted. As shown in FIGS. 9A and 9B, each of the first IV conversion unit 91A and the second IV conversion unit 91B includes a coupling capacitor 911 and an operational amplifier 912 including a feedback resistor and a feedback capacitor. The first amplifying unit 92A and the second amplifying unit 92B are configured by an operational amplifier 921 having a feedback resistor and a feedback capacitor. The adder 93 is composed of an operational amplifier 931.

検出用信号生成部90において、加算出力増幅部94は、オペアンプ941、第1帰還抵抗942、および第2帰還抵抗943により構成されている。比較部95は、閾値(基準電圧Vref)と加算出力Vsとを比較するコンパレーター951により構成されている。増幅率切換部96は、コンパレーター951による比較結果に基づいて、第1帰還抵抗942および第2帰還抵抗943を選択的に切り替えるスイッチ961により構成されている。ここで、第1帰還抵抗942は第2帰還抵抗943よりも抵抗値が大きなものであり、スイッチ961(増幅率切換部96)は、通常時、オペアンプ941の帰還抵抗として、抵抗値の大きな第1帰還抵抗942を選択している。そして、スイッチ961(増幅率切換部96)は、コンパレーター951(比較部95)での比較結果において、加算出力Vsが閾値以下のときには第1帰還抵抗942を選択している状態を維持して、加算出力増幅部94の増幅率を第1増幅率に設定する。従って、検出用信号生成部90は、加算出力Vsが閾値以下のときには、加算出力Vsに第1倍率を乗じたレベルの信号を検出用信号Vtとして位置検出部50に出力することになる。   In the detection signal generation unit 90, the addition output amplification unit 94 includes an operational amplifier 941, a first feedback resistor 942, and a second feedback resistor 943. The comparison unit 95 includes a comparator 951 that compares a threshold value (reference voltage Vref) with the addition output Vs. The amplification factor switching unit 96 includes a switch 961 that selectively switches between the first feedback resistor 942 and the second feedback resistor 943 based on the comparison result by the comparator 951. Here, the first feedback resistor 942 has a larger resistance value than the second feedback resistor 943, and the switch 961 (amplification rate switching unit 96) normally has a large resistance value as a feedback resistor of the operational amplifier 941. One feedback resistor 942 is selected. The switch 961 (amplification rate switching unit 96) maintains the state where the first feedback resistor 942 is selected when the addition output Vs is equal to or less than the threshold in the comparison result of the comparator 951 (comparison unit 95). The amplification factor of the addition output amplification unit 94 is set to the first amplification factor. Therefore, when the addition output Vs is equal to or smaller than the threshold value, the detection signal generation unit 90 outputs a signal having a level obtained by multiplying the addition output Vs by the first magnification to the position detection unit 50 as the detection signal Vt.

これに対して、スイッチ961(増幅率切換部96)は、コンパレーター951(比較部95)での比較結果において、加算出力Vsが閾値を超えるときには第2帰還抵抗943を選択する状態に切り換わる。その結果、加算出力増幅部94の増幅率が第1増幅率より小さな第2増幅率に切り換わるため、検出用信号生成部90は、加算出力Vsに第1倍率より小さな第2倍率を乗じたレベルの信号を検出用信号Vtとして位置検出部50に出力することになる。   On the other hand, the switch 961 (amplification factor switching unit 96) switches to a state in which the second feedback resistor 943 is selected when the addition output Vs exceeds the threshold in the comparison result of the comparator 951 (comparison unit 95). . As a result, since the amplification factor of the addition output amplification unit 94 is switched to a second amplification factor smaller than the first amplification factor, the detection signal generation unit 90 multiplies the addition output Vs by a second magnification smaller than the first magnification. The level signal is output to the position detector 50 as the detection signal Vt.

そして、位置検出部50は、検出用信号生成部90から出力された検出用信号Vtに基づいて、対象物体Obの位置を検出する。より具体的には、光源部12は、前記した第1期間中における検出用信号Vtのレベルと、前記した第2期間中における検出用信号Vtのレベルとが等しくなったときの光源部12での駆動電流値に基づいて対象物体Obの位置を検出する。かかる動作は、図6(b)に示すように、第1受発光ユニット15A、および第2受発光ユニット15Bにおいて順次行われる結果、対象物体ObのXY座標が検出されることになる。   The position detection unit 50 detects the position of the target object Ob based on the detection signal Vt output from the detection signal generation unit 90. More specifically, the light source unit 12 is the light source unit 12 when the level of the detection signal Vt during the first period is equal to the level of the detection signal Vt during the second period. The position of the target object Ob is detected based on the drive current value. As shown in FIG. 6B, this operation is sequentially performed in the first light emitting / receiving unit 15A and the second light emitting / receiving unit 15B. As a result, the XY coordinates of the target object Ob are detected.

(作用効果)
以上説明したように、本形態によれば、受光素子130として、複数の受光素子130(第1受光素子131および第2受光素子132)を用いて対象物体Obからの反射光L3を検出しているので、第1受光素子131において受光感度が低い方向から反射光L3が入射した際、第2受光素子132には、受光感度が高い方向から反射光L3が入射する。同様に、第2受光素子132において受光感度が低い方向から反射光L3が入射した際、第1受光素子131には、受光感度が高い方向から反射光L3が入射する。このため、検出空間10Rを広げることができる。
(Function and effect)
As described above, according to the present embodiment, the reflected light L3 from the target object Ob is detected using the plurality of light receiving elements 130 (the first light receiving element 131 and the second light receiving element 132) as the light receiving element 130. Therefore, when the reflected light L3 is incident on the first light receiving element 131 from the direction where the light receiving sensitivity is low, the reflected light L3 is incident on the second light receiving element 132 from the direction where the light receiving sensitivity is high. Similarly, when the reflected light L3 enters from the direction where the light receiving sensitivity is low in the second light receiving element 132, the reflected light L3 enters the first light receiving element 131 from the direction where the light receiving sensitivity is high. For this reason, the detection space 10R can be expanded.

また、本形態では、複数の受光素子130(第1受光素子131および第2受光素子132)の各々から出力された複数の信号を加算した加算出力Vsを求め、かかる加算出力Vsに基づいて、対象物体Obの位置を検出する。このため、位置検出部50が位置検出に用いる信号レベルが高いので、対象物体Obの位置を精度よく検出することができる。より具体的には、検出光L2を出射した際、対象物体Ob以外の物体で反射した検出光L2の一部が受光素子130に入射するため、受光面に対する法線方向から大きく傾いた方向に対象物体Obが位置する場合、受光素子130からの出力には、対象物体Ob以外の物体で反射して受光素子130に入射した検出光に起因する成分の比率が増大する。しかるに本形態によれば、加算出力Vsおよび検出用信号Vtには、対象物体Ob以外の物体で反射して受光素子130に入射した検出光L2に起因する成分の比率が低い。また、第1期間中および第2期間中に得られる加算出力Vsおよび検出用信号Vtのレベルが高いので、検出精度が高い。   Further, in this embodiment, an added output Vs obtained by adding a plurality of signals output from each of the plurality of light receiving elements 130 (the first light receiving element 131 and the second light receiving element 132) is obtained, and based on the added output Vs, The position of the target object Ob is detected. For this reason, since the signal level used by the position detection unit 50 for position detection is high, the position of the target object Ob can be detected with high accuracy. More specifically, when the detection light L2 is emitted, a part of the detection light L2 reflected by an object other than the target object Ob is incident on the light receiving element 130. Therefore, the detection light L2 is in a direction greatly inclined from the normal direction to the light receiving surface. When the target object Ob is located, the output from the light receiving element 130 increases the ratio of components caused by the detection light reflected by the object other than the target object Ob and incident on the light receiving element 130. However, according to the present embodiment, the ratio of the component caused by the detection light L2 reflected by an object other than the target object Ob and incident on the light receiving element 130 is low in the addition output Vs and the detection signal Vt. Further, since the levels of the addition output Vs and the detection signal Vt obtained during the first period and the second period are high, the detection accuracy is high.

さらに、本形態では、加算出力Vsが閾値以下のときには加算出力Vsに第1倍率を乗じたレベルの信号を検出用信号Vtとして出力する一方、加算出力Vsが閾値を超えるときには加算出力Vsに第1倍率より小さな第2倍率を乗じたレベルの信号を検出用信号Vtとして出力する。このため、位置検出部50の入力レンジの最高値を高くしなくても、信号のオーバーフローを回避できる。また、位置検出部50の入力レンジの最高値を低く設定することができるので、加算出力Vsおよび検出用信号Vtが低レベルであっても、対象物体Obの位置を高い精度で検出することができる。なお、加算出力Vsが閾値を超えるときには検出用信号Vtのレベルを低めに設定することになるが、かかる事象が発生するのは、対象物体Obが受光部13に近い位置にある等、検出精度が元々、極めて高い位置にある場合に相当する。従って、加算出力Vsが閾値を超えるときには検出用信号Vtのレベルを低めに設定した場合でも、対象物体Obの位置を比較的高い精度で検出することができる。それ故、受光素子130からの出力レベルの高低にかかわらず、対象物体Obの位置を精度よく検出することができる。   Further, in this embodiment, when the added output Vs is equal to or smaller than the threshold value, a signal having a level obtained by multiplying the added output Vs by the first magnification is output as the detection signal Vt, while when the added output Vs exceeds the threshold value, A signal having a level multiplied by a second magnification smaller than 1 magnification is output as a detection signal Vt. For this reason, signal overflow can be avoided without increasing the maximum value of the input range of the position detector 50. In addition, since the maximum value of the input range of the position detection unit 50 can be set low, the position of the target object Ob can be detected with high accuracy even when the addition output Vs and the detection signal Vt are at a low level. it can. Note that when the added output Vs exceeds the threshold value, the level of the detection signal Vt is set to a low level. However, this phenomenon occurs because the target object Ob is located near the light receiving unit 13 or the like. Originally corresponds to a very high position. Therefore, even when the level of the detection signal Vt is set low when the added output Vs exceeds the threshold, the position of the target object Ob can be detected with relatively high accuracy. Therefore, the position of the target object Ob can be accurately detected regardless of the output level from the light receiving element 130.

さらにまた、本形態では、受光部13において、第1受光素子131と第2受光素子132とを同時に駆動した状態で反射光L3を検出するので、第1受光素子131と第2受光素子132とを時間帯をずらして別々に駆動して反射光L3を検出する場合と比較して、対象物体Obの位置の検出時間を半分にすることができる。従って、光学式位置検出装置10の応答速度が向上する。また、検出時間が半分になれば、対称物体Obの位置検出動作を間欠的に行うことが可能となるので、消費電力を低下させることができる。さらに、検出時間が半分になれば、位置検出動作を繰り返し行った場合でも、応答速度の低下を抑制できる。従って、応答速度を低下させずに、位置検出精度を向上させることができる。   Furthermore, in this embodiment, since the reflected light L3 is detected in the light receiving unit 13 while the first light receiving element 131 and the second light receiving element 132 are simultaneously driven, the first light receiving element 131 and the second light receiving element 132 are The time for detecting the position of the target object Ob can be halved as compared with the case where the reflected light L3 is detected by driving separately at different time zones. Therefore, the response speed of the optical position detection device 10 is improved. Further, when the detection time is halved, the position detection operation of the symmetric object Ob can be performed intermittently, so that power consumption can be reduced. Furthermore, if the detection time is halved, a decrease in response speed can be suppressed even when the position detection operation is repeated. Therefore, the position detection accuracy can be improved without reducing the response speed.

[実施の形態1の変形例]
図10は、本発明の実施の形態1の変形例に係る光学式位置検出装置10の信号処理部71の説明図であり、図10(a)、(b)は、信号処理部71のブロック図、および信号処理部71の具体的な構成例を示す説明図である。なお、本形態は、信号処理部71の構成以外は、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、それらの説明を省略する。また、信号処理部71は、第1受発光ユニット15Aおよび第2受発光ユニット15Bの双方に同一の構成をもって設けられているため、第1受発光ユニット15Aに対する信号処理部71のみを説明し、第2受発光ユニット15Bに対する信号処理部71の説明を省略する。
[Modification of Embodiment 1]
10 is an explanatory diagram of the signal processing unit 71 of the optical position detection device 10 according to the modification of the first embodiment of the present invention. FIGS. 10A and 10B are block diagrams of the signal processing unit 71. FIG. It is explanatory drawing which shows the example of a specific structure of a figure and the signal processing part 71. FIG. Since the present embodiment is the same as the first embodiment except for the configuration of the signal processing unit 71, common portions are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. Further, since the signal processing unit 71 is provided with the same configuration in both the first light emitting / receiving unit 15A and the second light receiving / emitting unit 15B, only the signal processing unit 71 for the first light receiving / emitting unit 15A will be described. The description of the signal processing unit 71 for the second light emitting / receiving unit 15B is omitted.

図10(a)に示すように、本形態の光学式位置検出装置10においても、実施の形態1と同様、信号処理部71は、まず、第1I−V変換部91A、第1増幅部92A、第2I−V変換部91B、および第2増幅部92Bを有している。また、信号処理部71は、加算部93を備えており、加算部93は、第1増幅部92Aからの第1増幅信号と、第2増幅部92Bからの第2増幅信号とを加算して、加算出力を生成する。また、信号処理部71は、加算出力Vsを増幅する加算出力増幅部94′を有している。   As shown in FIG. 10A, also in the optical position detection device 10 of the present embodiment, as in the first embodiment, the signal processing unit 71 first includes a first IV conversion unit 91A and a first amplification unit 92A. , A second IV conversion unit 91B, and a second amplification unit 92B. In addition, the signal processing unit 71 includes an adding unit 93, which adds the first amplified signal from the first amplifying unit 92A and the second amplified signal from the second amplifying unit 92B. , Generate the addition output. The signal processing unit 71 has an addition output amplification unit 94 ′ that amplifies the addition output Vs.

また、信号処理部71は、加算出力増幅部94′から出力された増幅後の加算出力Vsと、予め設定された閾値とを比較し、加算出力Vsが閾値以下のときには加算出力Vsに第1倍率を乗じたレベルの信号を検出用信号Vtとして位置検出部50に出力し、加算出力Vsが閾値を超えるときには加算出力Vsに第1倍率より小さな第2倍率を乗じたレベルの信号を検出用信号Vtとして位置検出部50に出力する検出用信号生成部90を有している。このため、位置検出部50は、検出用信号生成部90から出力された検出用信号Vtに基づいて対象物体Obの位置を検出する。   Further, the signal processing unit 71 compares the amplified addition output Vs output from the addition output amplification unit 94 ′ with a preset threshold value. When the addition output Vs is equal to or less than the threshold value, the signal processing unit 71 sets the first output to the addition output Vs. A signal having a level multiplied by the magnification is output to the position detection unit 50 as a detection signal Vt. When the added output Vs exceeds a threshold, a signal having a level obtained by multiplying the added output Vs by a second magnification smaller than the first magnification is used for detection. A detection signal generation unit 90 that outputs the signal Vt to the position detection unit 50 is provided. For this reason, the position detection unit 50 detects the position of the target object Ob based on the detection signal Vt output from the detection signal generation unit 90.

かかる検出用信号生成部90として、本形態では、加算出力Vsと閾値とを比較する比較部95と、比較部95での比較結果に基づいて、加算出力Vsを通して検出用信号Vtを出力する際の電流制限抵抗を切り換える電流制限抵抗切換部96′(出力調整部)とを備えている。かかる電流制限抵抗切換部96′は、比較部95での比較結果において、加算出力Vsが閾値以下のときには第1抵抗値を有する電流制限抵抗に加算出力Vsを通して検出用信号Vtを出力し、加算出力Vsが閾値を超えるときには第1抵抗値より値が大きな第2抵抗値を有する電流制限抵抗に加算出力Vsを通して検出用信号Vtを出力する。   In this embodiment, as the detection signal generation unit 90, the comparison unit 95 that compares the addition output Vs with the threshold value, and the detection signal Vt is output through the addition output Vs based on the comparison result of the comparison unit 95. A current limiting resistor switching unit 96 ′ (output adjusting unit) for switching the current limiting resistor. The current limiting resistor switching unit 96 ′ outputs a detection signal Vt through the addition output Vs to the current limiting resistor having the first resistance value when the addition output Vs is equal to or less than the threshold in the comparison result of the comparison unit 95, and adds When the output Vs exceeds the threshold value, the detection signal Vt is output through the addition output Vs to a current limiting resistor having a second resistance value larger than the first resistance value.

本形態では、図10(b)に示すように、加算出力増幅部94′は、オペアンプ941および帰還抵抗945により構成されている。比較部95は、加算出力増幅部94′により増幅された後の加算出力Vsと閾値Vrefとを比較するコンパレーター951により構成されている。電流制限抵抗切換部96′は、第1抵抗値を有する第1電流制限抵抗962と、第1電流制限抵抗962の第1抵抗値より大きな第2抵抗値を有する第2電流制限抵抗963と、コンパレーター951による比較結果に基づいて、第1電流制限抵抗962および第2電流制限抵抗963を選択的に切り替えるスイッチ964により構成されている。スイッチ964(電流制限抵抗切換部96′)は、初期状態においては、電流制限抵抗として、抵抗値の小さな第1電流制限抵抗962を選択している。そして、スイッチ964は、コンパレーター951(比較部95)での比較結果において、加算出力Vsが閾値以下のときには第1電流制限抵抗962を選択している状態を維持する。   In this embodiment, as shown in FIG. 10B, the addition output amplifying unit 94 ′ includes an operational amplifier 941 and a feedback resistor 945. The comparison unit 95 includes a comparator 951 that compares the addition output Vs amplified by the addition output amplification unit 94 ′ with the threshold value Vref. The current limiting resistor switching unit 96 ′ includes a first current limiting resistor 962 having a first resistance value, a second current limiting resistor 963 having a second resistance value larger than the first resistance value of the first current limiting resistor 962, The switch 964 is configured to selectively switch between the first current limiting resistor 962 and the second current limiting resistor 963 based on the comparison result by the comparator 951. In the initial state, the switch 964 (current limiting resistor switching unit 96 ′) selects the first current limiting resistor 962 having a small resistance value as the current limiting resistor. The switch 964 maintains the state where the first current limiting resistor 962 is selected when the addition output Vs is equal to or less than the threshold value in the comparison result of the comparator 951 (comparator 95).

これに対して、スイッチ964(電流制限抵抗切換部96′)は、コンパレーター951(比較部95)での比較結果において、加算出力Vsが閾値を超えるときには第2電流制限抵抗963を選択している状態に切り換わる。その結果、検出用信号生成部90は、加算出力Vsに第1倍率より小さな第2倍率を乗じたレベルの信号を検出用信号Vtとして位置検出部50に出力することになる。従って、本形態では、第1倍率が第1抵抗値の逆数に相当し、第2倍率が第2抵抗値の逆数に相当する。   On the other hand, the switch 964 (current limiting resistor switching unit 96 ′) selects the second current limiting resistor 963 when the addition output Vs exceeds the threshold in the comparison result of the comparator 951 (comparing unit 95). Switch to the state. As a result, the detection signal generation unit 90 outputs a signal having a level obtained by multiplying the addition output Vs by the second magnification smaller than the first magnification to the position detection unit 50 as the detection signal Vt. Therefore, in this embodiment, the first magnification corresponds to the reciprocal of the first resistance value, and the second magnification corresponds to the reciprocal of the second resistance value.

そして、位置検出部50は、検出用信号生成部90から出力された検出用信号Vtに基づいて、対象物体Obの位置を検出する。より具体的には、光源部12は、前記した第1期間中における検出用信号Vtのレベルと、前記した第2期間中における検出用信号Vtのレベルとが等しくなったときの光源部12での駆動電流値に基づいて対象物体Obの位置を検出する。かかる動作は、図6(b)に示すように、第1受発光ユニット15A、および第2受発光ユニット15Bにおいて順次行われる結果、対象物体ObのXY座標が検出されることになる。   The position detection unit 50 detects the position of the target object Ob based on the detection signal Vt output from the detection signal generation unit 90. More specifically, the light source unit 12 is the light source unit 12 when the level of the detection signal Vt during the first period is equal to the level of the detection signal Vt during the second period. The position of the target object Ob is detected based on the drive current value. As shown in FIG. 6B, this operation is sequentially performed in the first light emitting / receiving unit 15A and the second light emitting / receiving unit 15B. As a result, the XY coordinates of the target object Ob are detected.

以上説明したように、本形態でも、実施の形態1と同様、受光素子130として、複数の受光素子130(第1受光素子131および第2受光素子132)を用いて対象物体Obからの反射光L3を検出しているので、検出空間10Rを広げることができる。また、本形態では、第1受光素子131から出力される信号と、第2受光素子132から出力される信号との加算出力Vsに対応する検出用信号Vtに基づいて、対象物体Obの位置を検出する。このため、位置検出部50には、レベルの高い検出用信号Vtが入力されるので、検出空間10Rを広げた場合でも、対象物体Obの位置を精度よく検出することができる。   As described above, also in this embodiment, as in the first embodiment, reflected light from the target object Ob using the plurality of light receiving elements 130 (the first light receiving element 131 and the second light receiving element 132) as the light receiving element 130. Since L3 is detected, the detection space 10R can be expanded. In this embodiment, the position of the target object Ob is determined based on the detection signal Vt corresponding to the addition output Vs of the signal output from the first light receiving element 131 and the signal output from the second light receiving element 132. To detect. For this reason, since the high-level detection signal Vt is input to the position detection unit 50, the position of the target object Ob can be accurately detected even when the detection space 10R is expanded.

また、本形態では、信号処理部71の検出用信号生成部90によって、加算出力Vsが閾値以下のときには加算出力Vsに第1倍率を乗じたレベルの信号を検出用信号Vtとして出力する一方、加算出力Vsが閾値を超えるときには加算出力Vsに第1倍率より小さな第2倍率を乗じたレベルの信号を検出用信号Vtとして出力するため、位置検出部50の入力レンジを低く設定した場合でも、オーバーフローの発生を回避できる。また、位置検出部50の入力レンジを低く設定することができるので、加算出力Vs(検出用信号Vt)が低レベルであっても、対象物体Obの位置を高い精度で検出することができる等、実施の形態1と同様な効果を奏する。   In this embodiment, the detection signal generation unit 90 of the signal processing unit 71 outputs a signal having a level obtained by multiplying the addition output Vs by the first magnification as the detection signal Vt when the addition output Vs is equal to or less than the threshold. When the addition output Vs exceeds the threshold value, a signal having a level obtained by multiplying the addition output Vs by a second magnification smaller than the first magnification is output as the detection signal Vt. Therefore, even when the input range of the position detection unit 50 is set low, Overflow can be avoided. In addition, since the input range of the position detector 50 can be set low, the position of the target object Ob can be detected with high accuracy even when the addition output Vs (detection signal Vt) is at a low level. The same effects as those of the first embodiment are obtained.

[実施の形態2]
本発明の実施の形態2に係る光学式位置検出装置10は、光源駆動部51による光源部の駆動制御方法および信号処理部71の構成が実施の形態1と相違する。図1〜図5、図7および図8を参照して説明した構成は、実施の形態1と同様であるので、対応する部分には同一の符号を付して、それらの説明を省略する。また、信号処理部71は、第1受発光ユニット15Aおよび第2受発光ユニット15Bの双方に同一の構成をもって設けられているため、第1受発光ユニット15Aに対する信号処理部71のみを説明し、第2受発光ユニット15Bに対する信号処理部71の説明を省略する。
[Embodiment 2]
The optical position detection apparatus 10 according to the second embodiment of the present invention is different from the first embodiment in the method of controlling the driving of the light source unit by the light source driving unit 51 and the configuration of the signal processing unit 71. Since the configuration described with reference to FIGS. 1 to 5, 7, and 8 is the same as that of the first embodiment, the corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. Further, since the signal processing unit 71 is provided with the same configuration in both the first light emitting / receiving unit 15A and the second light receiving / emitting unit 15B, only the signal processing unit 71 for the first light receiving / emitting unit 15A will be described. The description of the signal processing unit 71 for the second light emitting / receiving unit 15B is omitted.

図11は、本発明の実施の形態2に係る光学式位置検出装置10の制御系の説明図であり、図11(a)、(b)は、制御系のブロック図、および光源駆動部による点灯動作等を示す説明図である。図12は、本発明の実施の形態2に係る光学式位置検出装置10の信号処理部71の説明図であり、図12(a)、(b)は、信号処理部71のブロック図、および信号処理部71の具体的な構成例を示す説明図である。   FIG. 11 is an explanatory diagram of a control system of the optical position detection device 10 according to the second embodiment of the present invention. FIGS. 11A and 11B are a block diagram of the control system and a light source driving unit. It is explanatory drawing which shows lighting operation etc. 12 is an explanatory diagram of the signal processing unit 71 of the optical position detection device 10 according to the second embodiment of the present invention. FIGS. 12A and 12B are a block diagram of the signal processing unit 71, and FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating a specific configuration example of a signal processing unit 71. FIG.

図11(a)に示すように、本形態の光学式位置検出装置10においても、実施の形態1と同様、第1受発光ユニット15Aおよび第2受発光ユニット15Bは、制御用IC70に電気的に接続され、制御用IC70は制御装置60に電気的に接続されている。   As shown in FIG. 11A, also in the optical position detection device 10 of the present embodiment, the first light emitting / receiving unit 15A and the second light emitting / receiving unit 15B are electrically connected to the control IC 70 as in the first embodiment. The control IC 70 is electrically connected to the control device 60.

制御用IC70において、光源駆動部51は、図11(b)に示すように、まず、第1受発光ユニット15Aの第1光源部12Aの第1光源121と第2光源122とに同相の駆動パルスを印加することにより第1光源121と第2光源122を同時に点灯させる初期点灯動作を行なわせる。かかる初期点灯動作において、検出空間10Rには、図4を参照して説明した第1光強度分布LID1と第2光強度分布LID2とを合成した光強度分布が形成され、かかる光強度分布では、一方の端部LG1に対応する角度方向から他方の端部LG2に対応する角度方向に向けて強度が一定の光強度分布が形成される。   In the control IC 70, as shown in FIG. 11B, the light source driving unit 51 first drives in phase with the first light source 121 and the second light source 122 of the first light source unit 12A of the first light emitting / receiving unit 15A. By applying a pulse, an initial lighting operation for simultaneously lighting the first light source 121 and the second light source 122 is performed. In the initial lighting operation, a light intensity distribution obtained by combining the first light intensity distribution LID1 and the second light intensity distribution LID2 described with reference to FIG. 4 is formed in the detection space 10R. A light intensity distribution having a constant intensity is formed from an angular direction corresponding to one end LG1 to an angular direction corresponding to the other end LG2.

次に、光源駆動部51は、第1光源121と第2光源122に逆相の駆動パルスを印加することにより、第1光源121を点灯させ第2光源122を消灯させる第1期間の第1点灯動作、および第2光源122を点灯させ第1光源121を消灯させる第2期間の第2点灯動作を第1光源部12Aに行なわせる。   Next, the light source driving unit 51 applies first-phase driving pulses to the first light source 121 and the second light source 122 to turn on the first light source 121 and turn off the second light source 122 in the first period. The first light source unit 12A is caused to perform the lighting operation and the second lighting operation in the second period in which the second light source 122 is turned on and the first light source 121 is turned off.

なお、光源駆動部51は、第2受発光ユニット15Bの第2光源部12Bに対しても、第1光源部12Aと同様に、まず、初期点灯動作を行なわせて第1光強度分布LID1と第2光強度分布LID2とを合成した光強度分布を形成させ、しかる後に、第1期間において第1点灯動作を行わせて第1光強度分布LID1を形成させ、第1期間とは重ならない第2期間において第2点灯動作を行わせて第2光強度分布LID2を形成させる。なお、光源駆動部51は、第1受発光ユニット15Aの第1光源部12Aの初期点灯動作、第1点灯動作(第1期間)および第2点灯動作(第2期間)の後に、第2受発光ユニット15Bの第2光源部12Bの初期点灯動作、第1点灯動作(第1期間)および第2点灯動作(第2期間)を行なわせる。   Note that the light source driving unit 51 first performs an initial lighting operation on the second light source unit 12B of the second light receiving and emitting unit 15B, similarly to the first light source unit 12A, to obtain the first light intensity distribution LID1. A light intensity distribution obtained by combining the second light intensity distribution LID2 is formed, and then the first lighting operation is performed in the first period to form the first light intensity distribution LID1, which does not overlap with the first period. In the second period, the second lighting operation is performed to form the second light intensity distribution LID2. The light source driving unit 51 performs the second light receiving operation after the initial lighting operation, the first lighting operation (first period), and the second lighting operation (second period) of the first light source unit 12A of the first light emitting / receiving unit 15A. The initial lighting operation, the first lighting operation (first period), and the second lighting operation (second period) of the second light source unit 12B of the light emitting unit 15B are performed.

このように構成した光学式位置検出装置10において、受光部13から出力された信号は、信号処理部71を介して、位置検出部50の受光量測定部73に入力される。本形態において、図12を参照して以下に説明するように、信号処理部71は、位置検出部50に出力する信号レベルを調整するために、初期点灯動作での受光結果に基づいて、第1受光素子131および第2受光素子132の一方の受光素子を選択し、かかる一方の受光素子の出力結果を位置検出部50に出力する。図11(b)には、第1受発光ユニット15Aでは、第2受光素子132が選択され、第2受発光ユニット15Aでは、第1受光素子131が選択された場合を図示してある。このため、第1受発光ユニット15Aでは、初期点灯動作の際には、第1受光素子131および第2受光素子132の双方がオン状態にあるが、第1点灯動作時(第1期間)および第2点灯動作時(第2期間)では、第2受光素子132のみがオン状態にあって、第1受光素子131はオフ状態にある。また、第2受発光ユニット15Bでは、初期点灯動作の際には、第1受光素子131および第2受光素子132の双方がオン状態にあるが、第1点灯動作時(第1期間)および第2点灯動作時(第2期間)では、第1受光素子131のみがオン状態にあって、第2受光素子132はオフ状態にある。   In the optical position detection device 10 configured as described above, the signal output from the light receiving unit 13 is input to the received light amount measurement unit 73 of the position detection unit 50 via the signal processing unit 71. In the present embodiment, as will be described below with reference to FIG. 12, the signal processing unit 71 adjusts the signal level output to the position detection unit 50 based on the light reception result in the initial lighting operation. One of the first light receiving element 131 and the second light receiving element 132 is selected, and the output result of the one light receiving element is output to the position detection unit 50. FIG. 11B illustrates a case where the second light receiving element 132 is selected in the first light emitting / receiving unit 15A, and the first light receiving element 131 is selected in the second light receiving / emitting unit 15A. For this reason, in the first light emitting / receiving unit 15A, during the initial lighting operation, both the first light receiving element 131 and the second light receiving element 132 are in the on state, but during the first lighting operation (first period) and During the second lighting operation (second period), only the second light receiving element 132 is in the on state, and the first light receiving element 131 is in the off state. In the second light emitting / receiving unit 15B, both the first light receiving element 131 and the second light receiving element 132 are in the on state during the initial lighting operation, but the first lighting operation (first period) and the second light receiving element 15B are in the on state. During the two lighting operation (second period), only the first light receiving element 131 is in the on state and the second light receiving element 132 is in the off state.

かかる動作を実現するにあたって、図12(a)に示すように、本形態の信号処理部71は、実施の形態1と同様、まず、第1I−V変換部91A、第1増幅部92A、第2I−V変換部91B、および第2増幅部92Bを有している。   In realizing this operation, as shown in FIG. 12A, the signal processing unit 71 of the present embodiment, first, as in the first embodiment, first, the first IV conversion unit 91A, the first amplification unit 92A, the first A 2I-V conversion unit 91B and a second amplification unit 92B are included.

また、信号処理部71は、第1受光素子131および第2受光素子132の各々から出力された信号の強度を比較し、これらの信号のうち、強度が最大の信号を検出用信号Vtとして出力する検出用信号生成部99を備えている。本形態において、検出用信号生成部99は、第1受光素子131および第2受光素子132の各々から出力された信号の強度を比較する比較部97と、比較部97での検出結果に基づいて、第1受光素子131および第2受光素子132の各々から出力された信号のうち、検出用信号Vtとして出力する信号を切り換える出力切換部98とを備えている。従って、本形態において、位置検出部50において入力が許容されているレンジは、受光部13に用いた受光素子130一つ分の最高出力に対応する値に設定されている。   Further, the signal processing unit 71 compares the intensity of the signal output from each of the first light receiving element 131 and the second light receiving element 132, and outputs the signal having the maximum intensity as a detection signal Vt among these signals. The detection signal generation unit 99 is provided. In the present embodiment, the detection signal generation unit 99 is based on the comparison unit 97 that compares the intensity of the signal output from each of the first light receiving element 131 and the second light receiving element 132 and the detection result of the comparison unit 97. And an output switching unit 98 that switches a signal output as the detection signal Vt among the signals output from the first light receiving element 131 and the second light receiving element 132. Therefore, in this embodiment, the range that is allowed to be input by the position detection unit 50 is set to a value corresponding to the maximum output for one light receiving element 130 used in the light receiving unit 13.

図12(b)に示すように、比較部95は、第1受光素子131および第2受光素子132の各々から出力された信号の強度を比較するコンパレーター971により構成されている。出力切換部98は、コンパレーター971による比較結果に基づいて、第1受光素子131および第2受光素子132の各々から出力された信号のうち、強度が最大の信号を選択するスイッチ981によって構成されている。   As shown in FIG. 12B, the comparison unit 95 includes a comparator 971 that compares the intensities of the signals output from the first light receiving element 131 and the second light receiving element 132. The output switching unit 98 is configured by a switch 981 that selects a signal having the maximum intensity among the signals output from each of the first light receiving element 131 and the second light receiving element 132 based on the comparison result by the comparator 971. ing.

このように構成した光学式位置検出装置10において、初期点灯動作での受光結果に基づいて、第1受発光ユニット15Aにおいて、第2受光素子132が選択されると、第1点灯動作(第1期間)および第2点灯動作(第2期間)を行った際、第2受光素子132から出力された信号は、増幅された後、検出用信号Vtとして位置検出部50に出力されることになる。また、初期点灯動作での受光結果に基づいて、第2受発光ユニット15Bにおいて、第1受光素子131が選択されると、第1点灯動作(第1期間)および第2点灯動作(第2期間)を行った際、第1受光素子131から出力された信号は、増幅された後、検出用信号Vtとして位置検出部50に出力されることになる。   In the optical position detection device 10 configured as described above, when the second light receiving element 132 is selected in the first light emitting / receiving unit 15A based on the light reception result in the initial lighting operation, the first lighting operation (first Period) and the second lighting operation (second period), the signal output from the second light receiving element 132 is amplified and then output to the position detection unit 50 as the detection signal Vt. . When the first light receiving element 131 is selected in the second light emitting / receiving unit 15B based on the light reception result in the initial lighting operation, the first lighting operation (first period) and the second lighting operation (second period) are selected. ), The signal output from the first light receiving element 131 is amplified and then output to the position detection unit 50 as a detection signal Vt.

そして、位置検出部50は、検出用信号生成部99から出力された検出用信号Vtに基づいて、対象物体Obの位置を検出する。より具体的には、光源部12は、前記した第1期間中における検出用信号Vtのレベルと、前記した第2期間中における検出用信号Vtのレベルとが等しくなったときの光源部12での駆動電流値に基づいて対象物体Obの位置を検出する。かかる動作は、図11(b)に示すように、第1受発光ユニット15A、および第2受発光ユニット15Bにおいて順次行われる結果、対象物体ObのXY座標が検出されることになる。   The position detection unit 50 detects the position of the target object Ob based on the detection signal Vt output from the detection signal generation unit 99. More specifically, the light source unit 12 is the light source unit 12 when the level of the detection signal Vt during the first period is equal to the level of the detection signal Vt during the second period. The position of the target object Ob is detected based on the drive current value. As shown in FIG. 11B, this operation is sequentially performed in the first light emitting / receiving unit 15A and the second light emitting / receiving unit 15B. As a result, the XY coordinates of the target object Ob are detected.

以上説明したように、本形態でも、実施の形態1と同様、受光素子130として、複数の受光素子130(第1受光素子131および第2受光素子132)を用いて対象物体Obからの反射光L3を検出しているので、第1受光素子131において受光感度が低い方向から反射光L3が入射した際、第2受光素子132には、受光感度が高い方向から反射光L3が入射する。同様に、第2受光素子132において受光感度が低い方向から反射光L3が入射した際、第1受光素子131には、受光感度が高い方向から反射光L3が入射する。このため、検出空間10Rを広げることができる。   As described above, also in this embodiment, as in the first embodiment, reflected light from the target object Ob using the plurality of light receiving elements 130 (the first light receiving element 131 and the second light receiving element 132) as the light receiving element 130. Since L3 is detected, when the reflected light L3 is incident on the first light receiving element 131 from the direction where the light receiving sensitivity is low, the reflected light L3 is incident on the second light receiving element 132 from the direction where the light receiving sensitivity is high. Similarly, when the reflected light L3 enters from the direction where the light receiving sensitivity is low in the second light receiving element 132, the reflected light L3 enters the first light receiving element 131 from the direction where the light receiving sensitivity is high. For this reason, the detection space 10R can be expanded.

また、本形態では、第1受光素子131から出力される信号と、第2受光素子132から出力される信号のうち、レベルが高い信号を検出用信号Vtとして出力し、対象物体Obの位置を検出する。このため、位置検出部50には、レベルの高い検出用信号Vtが入力されるので、対象物体Obの位置を精度よく検出することができる。より具体的には、検出光L2を出射した際、対象物体Ob以外の物体で反射した検出光L2の一部が受光素子130に入射するため、受光面に対する法線方向から大きく傾いた方向に対象物体Obが位置する場合、受光素子130からの出力には、対象物体Ob以外の物体で反射して受光素子130に入射した検出光に起因する成分の比率が増大する。しかるに本形態によれば、検出用信号Vtには、対象物体Ob以外の物体で反射して受光素子130に入射した検出光L2に起因する成分の比率が低い。また、第1期間中および第2期間中に得られる検出用信号Vtのレベルが高いので、検出精度が高い。   In this embodiment, a signal having a high level is output as the detection signal Vt among the signal output from the first light receiving element 131 and the signal output from the second light receiving element 132, and the position of the target object Ob is determined. To detect. For this reason, since the high-level detection signal Vt is input to the position detection unit 50, the position of the target object Ob can be detected with high accuracy. More specifically, when the detection light L2 is emitted, a part of the detection light L2 reflected by an object other than the target object Ob is incident on the light receiving element 130. Therefore, the detection light L2 is in a direction greatly inclined from the normal direction to the light receiving surface. When the target object Ob is located, the output from the light receiving element 130 increases the ratio of components caused by the detection light reflected by the object other than the target object Ob and incident on the light receiving element 130. However, according to the present embodiment, the ratio of the component due to the detection light L2 reflected by an object other than the target object Ob and incident on the light receiving element 130 is low in the detection signal Vt. Further, since the level of the detection signal Vt obtained during the first period and the second period is high, the detection accuracy is high.

また、位置検出部50において入力が許容されているレンジは、受光部13に用いた受光素子130一つ分の最高出力に対応する値に設定すればよいので、信号のオーバーフローを回避できる。また、位置検出部50の入力レンジを低く設定することができるので、検出用信号Vtが比較的低レベルであっても、対象物体Obの位置を高い精度で検出することができる。   In addition, the range in which input is allowed in the position detection unit 50 may be set to a value corresponding to the maximum output for one light receiving element 130 used in the light receiving unit 13, so that signal overflow can be avoided. Further, since the input range of the position detection unit 50 can be set low, the position of the target object Ob can be detected with high accuracy even if the detection signal Vt is at a relatively low level.

さらに、第1受光素子131および第2受光素子132から一方の受光素子を選択した以降は、他方の受光素子から出力された信号の処理を停止することができるので、省電力化や処理時間の短縮を図ることができる。   Further, after selecting one light receiving element from the first light receiving element 131 and the second light receiving element 132, processing of the signal output from the other light receiving element can be stopped, so that power saving and processing time can be reduced. Shortening can be achieved.

[実施の形態2の変形例]
上記実施の形態では、初期点灯動作での受光結果に基づいて、第1受光素子131および第2受光素子132の一方の受光素子を選択したが、第1点灯動作(第1期間)および第2点灯動作(第2期間)での受光結果に基づいて、第1受光素子131および第2受光素子132の一方の受光素子を選択してもよい。
[Modification of Embodiment 2]
In the above embodiment, one light receiving element of the first light receiving element 131 and the second light receiving element 132 is selected based on the light reception result in the initial lighting operation, but the first lighting operation (first period) and the second light receiving element are selected. One light receiving element of the first light receiving element 131 and the second light receiving element 132 may be selected based on the light receiving result in the lighting operation (second period).

[他の実施の形態の形態]
上記実施の形態では、2つの光源部(第1光源部12Aおよび第2光源部12B)を用いたが、1つの光源部12を用いて対象物体Obの位置を検出してもよい。また、上記実施の形態では、検出光L2の放射中心位置に受光部13を設けたが、他の箇所に受光部13を設けてもよく、2つの光源部(第1光源部12Aおよび第2光源部12B)に対して共通の受光部13を設けてもよい。さらに、上記の例では、受光部13が2つの受光素子(第1受光素子131および第2受光素子132)を備えているが、3つ以上の受光素子を備えてもよい。
[Forms of other embodiments]
In the above embodiment, two light source units (the first light source unit 12A and the second light source unit 12B) are used. However, the position of the target object Ob may be detected using one light source unit 12. Moreover, in the said embodiment, although the light-receiving part 13 was provided in the radiation | emission center position of the detection light L2, you may provide the light-receiving part 13 in another location, Two light source parts (1st light source part 12A and 2nd light source part). A common light receiving unit 13 may be provided for the light source unit 12B). Furthermore, in the above example, the light receiving unit 13 includes two light receiving elements (the first light receiving element 131 and the second light receiving element 132), but may include three or more light receiving elements.

なお、上記実施の形態では、2つのライトガイドLGの各々に光源120を設けたが、1つのライトガイドLGの両端に光源120を設け、光源120を交互に点灯させて、第1期間と第2期間とにおいて互いに逆向きの光強度分布を形成してもよい。この場合には、光源部12の放射中心に受光部13を設けると、受光部13への検出光L2の入射が光源部12によって妨げられることになるので、受光部13を光源部12の放射中心からZ軸方向にずれた位置に配置することができる。   In the above embodiment, the light source 120 is provided in each of the two light guides LG. However, the light sources 120 are provided at both ends of the one light guide LG, and the light sources 120 are alternately turned on, so that In the two periods, light intensity distributions in opposite directions may be formed. In this case, if the light receiving unit 13 is provided at the radiation center of the light source unit 12, the light source unit 12 prevents the detection light L <b> 2 from entering the light receiving unit 13. It can be arranged at a position shifted from the center in the Z-axis direction.

また、上記の形態では、第1光源モジュール126および第2光源モジュール127は、ライトガイドLGを用いて、出射範囲内に一方側から他方側に向かって強度が変化する光強度分布を備える検出光L2を出射しているが、第1光源モジュール126および第2光源モジュール127として、複数の発光素子を備え、光源駆動部51によって、各発光素子に対する駆動電流を複数の発光素子の配列方向の一方端の発光素子から他方端の発光素子に向かって減少させることにより、出射範囲内に一方側から他方側に向かって強度が変化する光強度分布を備える検出光L2を出射するものを採用することもできる。   In the above embodiment, the first light source module 126 and the second light source module 127 use the light guide LG to detect light having a light intensity distribution whose intensity changes from one side to the other side within the emission range. Although L2 is emitted, the first light source module 126 and the second light source module 127 are provided with a plurality of light emitting elements, and the light source driving unit 51 supplies a driving current to each light emitting element in one of the arrangement directions of the plurality of light emitting elements. Employing one that emits detection light L2 having a light intensity distribution whose intensity changes from one side to the other side within the emission range by decreasing from the light emitting element at the end toward the light emitting element at the other end. You can also.

[位置検出システムの構成例]
(位置検出システムの具体例1)
図13は、本発明を適用した位置検出システム1の具体例1(入力機能付き表示システム)の説明図である。なお、本形態の入力機能付き表示システムにおいて、位置検出システム1および光学式位置検出装置10の構成は、図1〜図12を参照して説明した構成と同様であるため、共通する部分については同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。
[Configuration example of position detection system]
(Specific example 1 of a position detection system)
FIG. 13 is an explanatory diagram of a specific example 1 (display system with an input function) of the position detection system 1 to which the present invention is applied. In the display system with an input function of the present embodiment, the configurations of the position detection system 1 and the optical position detection device 10 are the same as the configurations described with reference to FIGS. The same reference numerals are used for illustration, and descriptions thereof are omitted.

上記実施の形態に係る位置検出システム1においては、図13に示すように、視認面構成部材40として画像表示装置110を用い、かかる画像表示装置110に、図1〜図12を参照して説明した光学式位置検出装置10を設ければ、電子黒板やデジタルサイネージ等といった入力機能付き表示システム100として用いることができる。ここで、画像表示装置110は、直視型画像表示装置や、視認面構成部材40をスクリーンとする背面型投射型画像表示装置である。   In the position detection system 1 according to the above embodiment, as shown in FIG. 13, an image display device 110 is used as the viewing surface constituting member 40, and the image display device 110 will be described with reference to FIGS. 1 to 12. If the optical position detection device 10 is provided, it can be used as a display system 100 with an input function such as an electronic blackboard or digital signage. Here, the image display device 110 is a direct-view image display device or a rear projection-type image display device using the viewing surface constituent member 40 as a screen.

かかる入力機能付き表示システム100において、光学式位置検出装置10は、画像表示装置110の表示面110a(視認面41)に沿って検出光L2を出射するとともに、対象物体Obで反射した検出光L2(反射光L3)を検出する。このため、画像表示装置110で表示された画像の一部に対象物体Obを接近させれば、かかる対象物体Obの位置を検出することができるので、対象物体Obの位置を画像の切り換え指示等といった入力情報として利用することができる。   In the display system 100 with an input function, the optical position detection device 10 emits the detection light L2 along the display surface 110a (viewing surface 41) of the image display device 110, and also detects the detection light L2 reflected by the target object Ob. (Reflected light L3) is detected. For this reason, if the target object Ob is brought close to a part of the image displayed on the image display device 110, the position of the target object Ob can be detected. Can be used as input information.

(位置検出システムの具体例2)
図14を参照して、視認面構成部材40としてスクリーンを用い、位置機能付き投射型表示システムを構成した例を説明する。図14は、本発明を適用した位置検出システム1の具体例2(入力機能付き表示システム/入力機能付き投射型表示システム)の説明図である。なお、本形態の位置機能付き投射型表示システムにおいて、位置検出システム1および光学式位置検出装置10の構成は、図1〜図12を参照して説明した構成と同様であるため、共通する部分については同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。
(Specific example 2 of the position detection system)
With reference to FIG. 14, the example which comprised the projection type display system with a position function using a screen as the visual recognition surface structural member 40 is demonstrated. FIG. 14 is an explanatory diagram of a specific example 2 (display system with an input function / projection type display system with an input function) of the position detection system 1 to which the present invention is applied. In the projection display system with a position function of this embodiment, the configurations of the position detection system 1 and the optical position detection device 10 are the same as the configurations described with reference to FIGS. Are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

図14に示す入力機能付き投射型表示システム200(入力機能付き表示システム)では、液晶プロジェクターあるいはデジタル・マイクロミラー・デバイスと称せられる画像投射装置250(画像生成装置)からスクリーン80(視認面構成部材40)に画像が投射される。かかる入力機能付き投射型表示システム200において、画像投射装置250は、筐体240に設けられた投射レンズ系210からスクリーン80に向けて画像表示光Piを拡大投射する。ここで、画像投射装置250は、Y軸方向に対してわずかに傾いた方向から画像表示光Piをスクリーン80に向けて投射する。従って、スクリーン80において画像が投射されるスクリーン面80aによって、情報が視認される視認面41が構成されている。   In the projection display system 200 with an input function shown in FIG. 14 (display system with an input function), an image projection apparatus 250 (image generation apparatus) called a liquid crystal projector or a digital micromirror device is used as a screen 80 (viewing surface constituent member). 40) An image is projected. In the projection display system 200 with an input function, the image projection device 250 enlarges and projects the image display light Pi from the projection lens system 210 provided in the housing 240 toward the screen 80. Here, the image projection device 250 projects the image display light Pi toward the screen 80 from a direction slightly inclined with respect to the Y-axis direction. Therefore, the screen surface 80a on which an image is projected on the screen 80 constitutes a viewing surface 41 on which information is visually recognized.

かかる入力機能付き投射型表示システム200において、光学式位置検出装置10は、画像投射装置250に付加されて一体に構成されている。このため、光学式位置検出装置10は、投射レンズ系210とは異なる箇所から、スクリーン面80aに沿って検出光L2を出射するとともに、対象物体Obで反射した反射光L3を検出する。このため、スクリーン80に投射された画像の一部に対象物体Obを接近させれば、かかる対象物体Obの位置を検出することができるので、対象物体Obの位置を画像の切り換え指示等といった入力情報として利用することができる。   In the projection display system 200 with an input function, the optical position detection device 10 is added to the image projection device 250 and configured integrally. For this reason, the optical position detection device 10 emits the detection light L2 along the screen surface 80a from a location different from the projection lens system 210, and detects the reflected light L3 reflected by the target object Ob. For this reason, if the target object Ob is brought close to a part of the image projected on the screen 80, the position of the target object Ob can be detected. Therefore, the position of the target object Ob is input as an image switching instruction or the like. It can be used as information.

なお、光学式位置検出装置10とスクリーン80を一体化させれば、入力機能付きスクリーン装置を構成することができる。   If the optical position detection device 10 and the screen 80 are integrated, a screen device with an input function can be configured.

(位置検出システムの他の具体例)
本発明において、視認面構成部材40は、展示品を覆う透光部材である構成を採用することができ、この場合、視認面41は、透光部材において展示品が配置される側とは反対側で展示品が視認される面である。かかる構成によれば、入力機能付きウインドウシステム等として構成することができる。
(Other specific examples of position detection systems)
In the present invention, the viewing surface constituent member 40 can employ a configuration that is a translucent member that covers the exhibit. In this case, the viewing surface 41 is opposite to the side on which the exhibit is arranged in the translucent member. This is the surface on which the exhibits can be seen. According to such a configuration, a window system with an input function can be configured.

また、視認面構成部材40は、移動する遊技用媒体を支持する基盤である構成を採用することができ、この場合、視認面41は、基盤において基盤と遊技用媒体との相対位置が視認される側の面である。かかる構成によれば、パチンコ台やコインゲーム等のアミューズメント機器を入力機能付きアミューズメントシステム等として構成することができる。   Further, the viewing surface constituting member 40 can adopt a configuration that is a base that supports a moving game medium. In this case, the visual recognition surface 41 is such that the relative position between the base and the game medium is visually recognized on the base. This is the surface on the other side. According to this configuration, an amusement device such as a pachinko machine or a coin game can be configured as an amusement system with an input function.

1・・位置検出システム、10・・光学式位置検出装置、12・・光源部、12A・・第1光源部、12B・・第2光源部、13・・受光部、13A・・第1受光部、13B・・第2受光部、15・・受発光ユニット、15A・・第1受発光ユニット、15B・・第2受発光ユニット、40・・視認面構成部材、50・位置検出部、51・・光源駆動部、71・・信号処理部、80・・スクリーン、93・・加算部、94・・加算出力増幅部、95、97・・比較部、96・・増幅率切換部、96′・・電流制限抵抗切換部、98・・出力切換部、100・・入力機能付き表示システム、131・・第1受光素子、132・・第2受光素子、200・・入力機能付き投射型表示システム DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Position detection system 10 ... Optical position detection device 12 ... Light source part, 12A ... First light source part, 12B ... Second light source part, 13 ... Light receiving part, 13A ... First light reception , 13B... Second light receiving unit, 15... Light receiving and emitting unit, 15A... First light emitting and receiving unit, 15B .. second light emitting and receiving unit, 40. ..Light source drive unit, 71..Signal processing unit, 80..Screen, 93..Addition unit, 94..Addition output amplification unit, 95, 97..Comparison unit, 96..Amplification factor switching unit, 96 ' ..Current limiting resistance switching unit, 98 ..Output switching unit, 100 ..Display system with input function, 131 ..First light receiving element, 132 ..Second light receiving element, 200 ..Projection type display system with input function

Claims (10)

検出光を出射する光源部と、
前記検出光が出射された空間で反射した前記検出光を受光する複数の受光素子を備えた受光部と、
前記複数の受光素子の各々から出力された複数の信号を加算した加算出力と閾値とを比較し、当該加算出力が前記閾値以下のときには当該加算出力に第1倍率を乗じたレベルの信号を検出用信号として出力し、前記加算出力が前記閾値を超えるときには当該加算出力に前記第1倍率より小さな第2倍率を乗じたレベルの信号を検出用信号として出力する検出用信号生成部と、
前記検出用信号に基づいて前記空間内の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。
A light source that emits detection light;
A light receiving unit comprising a plurality of light receiving elements for receiving the detection light reflected in the space from which the detection light is emitted;
The addition output obtained by adding a plurality of signals output from each of the plurality of light receiving elements is compared with a threshold value. When the addition output is equal to or less than the threshold value, a signal having a level obtained by multiplying the addition output by the first magnification is detected. A detection signal generation unit that outputs a signal having a level obtained by multiplying the addition output by a second magnification smaller than the first magnification when the addition output exceeds the threshold;
A position detector that detects the position of the target object in the space based on the detection signal;
An optical position detection device characterized by comprising:
前記検出用信号生成部は、前記加算出力と前記閾値とを比較する比較部と、前記加算出力を増幅して前記検出用信号を出力する加算出力増幅部と、前記比較部での比較結果において、前記加算出力が前記閾値以下のときには前記加算出力増幅部の増幅率を第1増幅率とし、前記加算出力が前記閾値を超えるときには前記加算出力増幅部の増幅率を前記第1増幅率より小さな第2増幅率とする増幅率切換部と、
を備えていることを特徴とする請求項1に記載の光学式位置検出装置。
The detection signal generation unit includes a comparison unit that compares the addition output and the threshold value, an addition output amplification unit that amplifies the addition output and outputs the detection signal, and a comparison result of the comparison unit. When the added output is less than or equal to the threshold, the gain of the added output amplifying unit is set as a first gain, and when the added output exceeds the threshold, the gain of the added output amplifying unit is smaller than the first gain. An amplification factor switching unit as a second amplification factor;
The optical position detection device according to claim 1, comprising:
前記検出用信号生成部は、前記加算出力と前記閾値とを比較する比較部と、該比較部での比較結果において、前記加算出力が前記閾値以下のときには第1抵抗値を有する電流制限抵抗に前記加算出力を通して前記検出用信号を出力し、前記加算出力が前記閾値を超えるときには第1抵抗値より値が大きな第2抵抗値を有する電流制限抵抗に前記加算出力を通して前記検出用信号を出力する電流制限抵抗切換部と、を備えていることを特徴とする請求項1に記載の光学式位置検出装置。   The detection signal generation unit includes a comparison unit that compares the addition output and the threshold value, and a comparison result of the comparison unit indicates that a current limiting resistor having a first resistance value is obtained when the addition output is equal to or less than the threshold value. The detection signal is output through the addition output, and when the addition output exceeds the threshold value, the detection signal is output through the addition output to a current limiting resistor having a second resistance value larger than the first resistance value. The optical position detection device according to claim 1, further comprising: a current limiting resistance switching unit. 検出光を出射する光源部と、
前記検出光が出射された空間で反射した前記検出光を受光する複数の受光素子を備えた受光部と、
前記複数の受光素子の各々から出力された複数の信号の強度を比較し、当該複数の信号のうち、強度が最大の信号を検出用信号として出力する検出用信号生成部と、
前記検出用信号に基づいて前記空間内の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。
A light source that emits detection light;
A light receiving unit comprising a plurality of light receiving elements for receiving the detection light reflected in the space from which the detection light is emitted;
A signal generator for detection that compares the intensities of a plurality of signals output from each of the plurality of light receiving elements, and outputs a signal having the maximum intensity among the plurality of signals as a signal for detection;
A position detector that detects the position of the target object in the space based on the detection signal;
An optical position detection device characterized by comprising:
前記位置検出部において入力が許容されているレンジは、前記受光部に用いた受光素子一つ分の最高出力に対応する値に設定されていることを特徴とする請求項4に記載の光学式位置検出装置。   The optical type according to claim 4, wherein a range that is allowed to be input by the position detection unit is set to a value corresponding to a maximum output of one light receiving element used in the light receiving unit. Position detection device. 前記光源部は、第1期間中、前記空間に一方側から他方側に向かって強度が減少する光強度分布を形成するように検出光を出射し、前記第1期間とは重ならない第2期間中、前記空間に前記他方側から前記一方側に向かって強度が減少する光強度分布を形成するように検出光を出射し、
前記位置検出部は、前記第1期間中における前記検出用信号のレベルと、前記第2期間中における前記検出用信号のレベルとが等しくなったときの前記光源部での駆動電流値に基づいて前記対象物体の位置を検出することを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載の光学式位置検出装置。
The light source unit emits detection light so as to form a light intensity distribution in which the intensity decreases from one side to the other side in the space during the first period, and the second period does not overlap with the first period. Medium, emitting detection light in the space so as to form a light intensity distribution in which the intensity decreases from the other side toward the one side,
The position detection unit is based on a drive current value in the light source unit when the level of the detection signal during the first period is equal to the level of the detection signal during the second period. The optical position detection apparatus according to claim 1, wherein the position of the target object is detected.
前記複数の受光素子には、第1受光素子と、該第1受光素子と隣り合う位置に配置された第2受光素子と、が含まれ、
前記第1受光素子と前記第2受光素子とは、受光面に対する法線方向が互いに交差する方向に延びてい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 plurality of light receiving elements include a first light receiving element and a second light receiving element disposed at a position adjacent to the first light receiving element,
The optical position according to claim 1, wherein the first light receiving element and the second light receiving element extend in directions in which normal directions with respect to the light receiving surface intersect each other. Detection device.
前記第1受光素子の前記法線方向、および前記第2受光素子の前記法線方向は、互いに45°から90°の角度を成す方向に延びていることを特徴とする請求項7に記載の光学式位置検出装置。   The normal direction of the first light receiving element and the normal direction of the second light receiving element extend in directions that form an angle of 45 ° to 90 ° with each other. Optical position detection device. 請求項1乃至8の何れか一項に記載の光学式位置検出装置と、画像が表示される表示面を備えた表示装置と、を有する入力機能付き表示システムであって、
前記表示装置は、前記光学式位置検出装置によって検出された前記表示面に沿う方向の前記対象物体の位置に基づいて前記画像を切り換えることを特徴とする入力機能付き表示システム。
A display system with an input function, comprising: the optical position detection device according to any one of claims 1 to 8; and a display device including a display surface on which an image is displayed.
The display system with an input function, wherein the display device switches the image based on a position of the target object in a direction along the display surface detected by the optical position detection device.
請求項1乃至8の何れか一項に記載の光学式位置検出装置と、画像を投射する画像投射装置と、を有する入力機能付き表示システムであって、
前記画像投射装置は、前記光学式位置検出装置によって検出された前記画像の投射方向と交差する方向の前記対象物体の位置に基づいて前記画像を切り換えることを特徴とする入力機能付き表示システム。
A display system with an input function, comprising: the optical position detection device according to any one of claims 1 to 8; and an image projection device that projects an image.
The display system with an input function, wherein the image projection device switches the image based on a position of the target object in a direction intersecting a projection direction of the image detected by the optical position detection device.
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