JP2013149002A - 位置検出機能付き表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像生成用液晶パネルを透過した検出光を利用する方式を採用した場合でも、対象物体の位置を検出することができる位置検出機能付き表示装置を提供すること。
【解決手段】位置検出機能付き表示装置１００では、画像生成用液晶パネル２０９ａに対して表示光Ｌ１の出射側とは反対側に、赤外光からなる検出光Ｌ２を出射する位置検出用光源装置１１を設け、対象物体Ｏｂにより反射した検出光Ｌ２を光検出器３０によって検出する。表示光用第１偏光板２８８および表示光用第２偏光板２８９は、可視光からなる表示光に対しては偏光能を備えているが、赤外光からなる検出光Ｌ２に対しては偏光能を備えていない。従って、位置検出用光源装置１１から出射された検出光Ｌ２は、検出空間１０Ｒに好適な光強度分布を形成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、画像の表示および対象物体の位置検出を行なう位置検出機能付き表示装置に
関するものである。

画像の表示および対象物体の位置検出を行なう位置検出機能付き表示装置としては、液
晶表示装置に撮像素子を搭載したものが考えられる。

一方、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としては、透光板（光伝
播媒体）において対象物体が位置する第１面側とは反対側の第２面側に配置された光源か
ら対象物体に向けて検出光を出射し、対象物体で反射して透光板の第２面側に透過してき
た検出光を光検出器で検出する技術が提案されている（特許文献１参照）。

かかる光学式位置検出装置では、２つの光源を交互に点灯させるとともに、２つの光源
が各々、点灯した期間における光検出器での検出結果を利用するため、安価に構成するこ
とができる。

特表２００３−５３４５５４号公報

従って、液晶表示装置の液晶パネルの背面側から赤外光からなる検出光を出射すれば、
簡素な構成で、画像の表示を妨げることなく、対象物体の位置検出を行なうことができる
。しかしながら、液晶パネルの背面側から検出光を出射する構成を採用した場合、液晶パ
ネルに用いた偏光板は、従来、図１３に示すような特性を有するため、位置検出を行なえ
ないという問題点がある。具体的には、従来の液晶表示装置では、可視域から赤外域に至
る広い帯域において、図１３に実線Ｒ５１で示すように、２枚の偏光板を互いの偏光軸が
平行となるように配置したときの透過率が３０％以上で、図１３に実線Ｒ５２で示すよう
に、２枚の偏光板を互いの偏光軸が直交するように配置したときの透過率が３％以下であ
るという特性を利用して光変調する。このため、検出光として赤外光を用いた場合でも、
検出光が液晶パネルを通過する際、検出光も表示光（可視光）と同様な光変調を受けてし
まう。それ故、画像が切り換わる度に検出空間に出射される検出光の強度が変化するので
、対象物体の位置を検出することができない。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、画像生成用液晶パネルを透過した検出光を利
用する方式を採用した場合でも、対象物体の位置を検出することができる位置検出機能付
き表示装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、画像の表示および対象物体の位置検出を行なう
位置検出機能付き表示装置であって、画像生成用液晶パネル、該画像生成用液晶パネルに
対して表示光の出射側とは反対側に配置された表示光用第１偏光板、および前記画像生成
用液晶パネルに対して前記表示光の出射側に配置された表示光用第２偏光板を備えた画像
生成用液晶装置と、前記画像生成用液晶装置を透過して前記画像生成用液晶装置からの前
記表示光の出射側空間に出射されるピーク波長が８４０ｎｍから１０００ｎｍの帯域に位
置する赤外光からなる検出光を出射する位置検出用光源装置と、前記出射側空間に位置す
る前記対象物体で反射した前記検出光を受光する光検出器と、該光検出器での検出結果に
基づいて前記対象物体の位置を検出する位置検出部と、を有し、前記表示光用第１偏光板
および前記表示光用第２偏光板は、互いの偏光軸を平行配置したときの波長が３８０ｎｍ
から７２０ｎｍの帯域の光に対する透過率が３０％以上であり、互いの偏光軸を直交配置
したときの波長が３８０ｎｍから７２０ｎｍの帯域の光に対する透過率が３％以下であり
、互いの偏光軸を平行配置したときの前記検出光に対する透過率および互いの偏光軸を直
交配置したときの前記検出光に対する透過率が３０％以上であることを特徴とする。

本発明では、画像生成用液晶パネルに対して表示光の出射側とは反対側に位置検出用光
源装置を設け、対象物体により反射した検出光を光検出器によって検出する。このため、
位置検出部は、光検出器の受光結果に基づいて対象物体の位置を検出することができる。
また、検出光は、赤外光からなるため、視認されないので、画像の表示を妨げることがな
い。さらに、画像生成用液晶パネルの両側に設けられた表示光用第１偏光板および表示光
用第２偏光板は、互いの偏光軸を平行配置したときの波長が３８０ｎｍから７２０ｎｍの
帯域の光に対する透過率が３０％以上であり、互いの偏光軸を直交配置したときの波長が
３８０ｎｍから７２０ｎｍの帯域の光に対する透過率が３％以下である。従って、表示光
用第１偏光板および表示光用第２偏光板は、可視光からなる表示光に対しては偏光能を備
えているので、画像生成用液晶パネルによって可視光からなる表示光を光変調することが
できる。これに対して、表示光用第１偏光板および表示光用第２偏光板は、互いの偏光軸
を平行配置したときの検出光に対する透過率および互いの偏光軸を直交配置したときの検
出光に対する透過率が３０％以上であり、赤外光からなる検出光に対しては偏光能を備え
ていない。従って、位置検出用光源装置から出射された検出光は、画像生成用液晶パネル
による光変調を受けない。それ故、位置検出用光源装置から出射された検出光は、検出空
間に好適な光強度分布を形成するので、画像生成用液晶パネルを透過した検出光を利用す
る方式を採用した場合でも、対象物体の位置を正確に検出することができる。

本発明において、前記表示光用第１偏光板および前記表示光用第２偏光板は、ポリビニ
ル系の直線偏光層と、該直線偏光層の一方面側に積層されたトリアセチルセルロース層と
、前記直線偏光層の他方面側に積層された環状オレフィン共重合体層と、を備えている構
成を採用することができる。

本発明において、前記位置検出用光源装置は、前記出射側空間に前記検出光の光強度分
布を異なるパターンで順次形成する構成を採用することができる。かかる構成によれば、
位置検出用光源装置から出射された検出光は、検出空間（表示光の出射側空間）に光強度
分布を形成するため、検出空間における位置と検出光の強度との関係を予め把握しておけ
ば、位置検出部は、光検出器の受光結果に基づいて対象物体の位置を検出することができ
る。

本発明において、前記位置検出用光源装置から前記検出光が出射される方向に交差する
２方向をＸ軸方向およびＹ軸方向としたとき、前記位置検出用光源装置は、Ｘ軸方向で強
度が変化するＸ座標検出用光強度分布と、Ｙ軸方向で強度が変化するＹ座標検出用光強度
分布と、を異なるタイミングで形成する構成を採用することができる。

本発明において、位置検出機能付き表示装置については、直視型あるいは投射型の表示
装置として構成することができる。位置検出機能付き表示装置を直視型の表示装置として
構成した場合、前記画像生成用液晶装置により生成された画像は、前記画像生成用液晶パ
ネルと重なる領域に設定された画像表示領域で視認される。これに対して、位置検出機能
付き表示装置を投射型の表示装置として構成した場合、前記画像生成用液晶装置により生
成された画像は、投射レンズ系からの投射画像として視認される。

本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き表示装置の分解斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き表示装置の断面構成を示す説明図である。 本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き表示装置に用いた表示光用偏光板の説明図である。 本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き表示装置に構成した光学式位置検出装置の構成例を模式的に示す説明図である。 本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き表示装置の光学式位置検出装置に用いた光強度分布変換用液晶装置および位置検出用光源の説明図である。 本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き表示装置の光学式位置検出装置において位置検出用光源装置の光強度分布変換用液晶装置が検出光を光変調する様子を示す説明図である。 本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き表示装置の光学式位置検出装置において位置検出用光源装置から出射された検出光の光強度分布を示す説明図である。 本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き表示装置の光学式位置検出装置で用いた位置検出の原理を示す説明図である。 本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き表示装置の光学式位置検出装置での信号処理内容を示す説明図である。 本発明の実施の形態２に係る位置検出機能付き表示装置の構成を模式的に示す説明図である。 本発明の実施の形態２に係る位置検出機能付き表示装置に用いた画像投射装置の説明図である。 本発明を適用した位置検出機能付き表示装置に使用可能な別の位置検出用光源装置の構成を示す説明図である。 従来の液晶表示装置で用いられる偏光板の特性を示す説明図である。

次に、添付図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説
明においては、互いに交差する軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸とし、Ｚ軸に沿う方向に画像を
投射するものとして説明する。また、以下に参照する図面では、説明の便宜上、Ｘ軸方向
を横方向とし、Ｙ軸方向と縦方向として表してある。また、以下に参照する図面では、Ｘ
軸方向の一方側をＸ１側とし、他方側をＸ２側とし、Ｙ軸方向の一方側をＹ１側とし、他
方側をＹ２側として示してある。

［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き表示装置の分解斜視図である。
図２は、本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き表示装置の断面構成を示す説明図
である。

図１および図２に示す位置検出機能付き表示装置１００は、画像の表示および対象物体
の位置検出を行なう直視型表示装置であって、画像の表示を行なうための画像生成用液晶
装置２９０（画像生成装置）と、画像生成用液晶装置２９０から表示光Ｌ１が出射される
側の空間（検出空間１０Ｒ／表示光出射空間）に位置する対象物体Ｏｂの位置を光学的に
検出する光学式位置検出装置１０とを備えている。詳しくは、後述するが、光学式位置検
出装置１０は、検出空間１０Ｒに検出光Ｌ２を出射して検出光Ｌ２の光強度分布を異なる
パターンで順次形成する位置検出用光源装置１１と、対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ３
を検出する光検出器３０とを有している。また、光学式位置検出装置１０は、図４を参照
して後述するように、光検出器３０での検出結果に基づいて対象物体Ｏｂの位置を検出す
る位置検出部（図１および図２では図示を省略）を有している。画像生成用液晶装置２９
０は画像表示領域２０Ｒを備えており、かかる画像表示領域２０Ｒは、Ｚ軸方向からみた
とき検出空間１０Ｒと重なっている。

本形態の位置検出機能付き表示装置１００において、画像生成用液晶装置２９０は、画
像生成用液晶パネル２０９ａと、透光性カバー２０９ｂ(図１には図示せず)とを備えてい
る。画像生成用液晶パネル２０９ａは、透過型の液晶パネルであり、２枚の透光性基板２
１、２２をシール材２３で貼り合わせ、基板間に液晶層２４を充填した構造を有している
。画像生成用液晶パネル２０９ａは、アクティブマトリクス型液晶パネルであり、２枚の
透光性基板２１、２２の一方側には透光性の画素電極、データ線、走査線、画素スイッチ
ング素子（図示せず）が形成され、他方側には透光性の共通電極（図示せず）が形成され
ている。なお、画素電極および共通電極が同一の基板に形成されることもある。かかる画
像生成用液晶パネル２０９ａでは、各画素に対して走査線を介して走査信号が出力され、
データ線を介して画像信号が出力されると、複数の画素の各々で液晶層２４の配向が制御
される結果、画像表示領域２０Ｒに画像が形成される。画像生成用液晶パネル２０９ａに
おいて、一方の透光性基板２１には、他方の透光性基板２２の外形より周囲に張り出した
基板張出部２１ｔが設けられている。この基板張出部２１ｔの表面上には駆動回路等を構
成する電子部品２５が実装されている。また、基板張出部２１ｔには、フレキシブル配線
基板（ＦＰＣ）等の配線部材２６が接続されている。なお、基板張出部２１ｔ上には配線
部材２６のみが実装されていてもよい。

画像生成用液晶パネル２０９ａにおいて、表示光Ｌ１の出射側とは反対側には表示光用
第１偏光板２８８が重ねて配置され、表示光Ｌ１の出射側には表示光用第２偏光板２８９
が重ねて配置されている。

画像生成用液晶パネル２０９ａに対して表示光Ｌ１の出射側とは反対側には、光学シー
ト６０および照明装置４０が重ねて配置されている。本形態においては、光学シート６０
として、第１プリズムシート６１と、第２プリズムシート６２、および光散乱板６３が順
に積層されている。なお、光学シート６０に対して強度分布変換用液晶装置１６が位置す
る側とは反対側には矩形枠状の遮光シート１７が配置されており、かかる遮光シート１７
は検出光Ｌ２が漏れるのを防止する。

照明装置４０は、照明用光源４１と、この照明用光源４１から放出される照明光を伝播
させながら出射する照明用導光板４３とを備えており、照明用導光板４３は、矩形の平面
形状を備えている。照明用光源４１は、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光素子で
構成され、駆動回路（図示せず）から出力される駆動信号に応じて、例えば白色の照明光
Ｌ４を放出する。本形態において、照明用光源４１は、照明用導光板４３の辺部分４３ａ
に沿って複数、配列されている。照明装置４０において、照明用光源４１から出射された
照明光Ｌ４は、照明用導光板４３の辺部分４３ａから照明用導光板４３の内部に入射した
後、照明用導光板４３の内部を反対側の外縁部４３ｂに向けて伝播し、光出射部４３ｓか
ら出射される。ここで、照明用導光板４３は、辺部分４３ａ側から反対側の外縁部４３ｂ
に向けて内部伝播光に対する光出射部４３ｓからの出射光の光量比率が単調に増加する導
光構造を有している。かかる導光構造は、例えば、照明用導光板４３の光出射部４３ｓ、
または背面４３ｔに形成された光偏向用あるいは光散乱用の微細な凹凸形状の屈折面の面
積、印刷された散乱層の形成密度等を上記内部伝播方向に向けて徐々に高めることで実現
される。このような導光構造を設けることで、辺部分４３ａから入射した照明光Ｌ４は光
出射部４３ｓからほぼ均一に出射される。そして、照明光Ｌ４は、画像生成用液晶パネル
２０９ａによって画素毎に光変調され、画像が表示される。

このように構成した画像生成用液晶装置２９０に対して、表示光Ｌ１の出射側とは反対
側には、光学式位置検出装置１０の位置検出用光源装置１１が配置され、透光性カバー２
０９ｂの上には、光学式位置検出装置１０の光検出器３０が配置されている。光検出器３
０は、検出空間１０Ｒに検出部３１を向けている。

なお、本形態において、光学シート６０を検出光Ｌ２と照明光Ｌ４との間で共用として
いる。但し、照明用導光板４３の光出射側に、上記の光学シート６０とは別の専用の光学
シートを配置してもよい。これは、照明用導光板４３においては光出射部４３ｓから出射
される照明光Ｌ４の平面輝度を均―化することを目的に、十分な光散乱作用を呈する光散
乱板を用いることが多いが、検出光Ｌ２を大きく散乱させてしまうと位置検出の妨げとな
る。このため、光散乱板を設けないか、あるいは比較的軽度の光散乱作用を呈する光散乱
板を用いる必要があることから、光散乱板については照明用導光板４３の専用品とするこ
とが好ましい。但し、プリズムシート（第１プリズムシート６１や第２プリズムシート６
２）等の集光作用のある光学シートについては共用としても構わない。

（表示光用第１偏光板２８８および表示光用第２偏光板２８９の構成）
図３は、本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き表示装置１００に用いた表示光
用偏光板（表示光用第１偏光板２８８および表示光用第２偏光板２８９の構成）の説明図
であり、図３（ａ）、（ｂ）は、表示光用偏光板の断面構成を示す説明図、および検出光
用偏光板の透過特性を示す説明図である。

図１および図２を参照して説明した位置検出機能付き表示装置１００において、光学式
位置検出装置１０では、位置検出用光源装置１１が画像生成用液晶装置２９０に向けてピ
ーク波長が８４０ｎｍから１０００ｎｍの帯域に位置する赤外光からなる検出光Ｌ２を出
射して検出空間１０Ｒに検出光Ｌ２の光強度分布を異なるパターンで順次形成する。従っ
て、検出空間１０Ｒにおいて検出光Ｌ２が対象物体Ｏｂで反射すると、反射した検出光Ｌ
３の一部が光検出器３０で受光されるので、かかる光検出器３０での受光結果を用いれば
、対象物体Ｏｂの位置（Ｘ座標、Ｙ座標、およびＺ座標）を検出することができる。

このような検出方式を採用するにあたって、本形態では、画像生成用液晶装置２９０に
対して表示光Ｌ１および検出光Ｌ２の出射方向とは反対側に位置検出用光源装置１１が配
置されており、位置検出用光源装置１１から出射された検出光Ｌ２は、画像生画像生成用
液晶パネル２０９ａを透過して検出空間１０Ｒに出射されることになる。従って、画像生
成用液晶パネル２０９ａにおいて、画像表示領域２０Ｒは、検出光Ｌ２を透過可能に構成
される。

また、表示光用第１偏光板２８８および表示光用第２偏光板２８９には、以下に説明す
るように、ピーク波長が８４０ｎｍから１０００ｎｍの帯域に位置する赤外光からなる検
出光Ｌ２に対して偏光能を有しない偏光板が用いられている。すなわち、表示光用第１偏
光板２８８および表示光用第２偏光板２８９は、可視光（表示光）に対して検光子として
機能する一方、赤外光からなる検出光Ｌ２については透過するように構成されている。具
体的には、表示光用第１偏光板２８８および表示光用第２偏光板２８９は、図３（ａ）に
示すように、ヨウ素化合物分子等を吸着配向したポリビニル（ＰＶＡ）層からなる直線偏
光層２８７ａと、直線偏光層２８７ａを両側から挟む基板２８７ｂ、２８７ｃ等からなる
。ここで、表示光用偏光板は、従来、基板２８７ｂ、２８７ｃの双方がトリアセチルセル
ロース（ＴＡＣ）層からなるが、本形態において、表示光用第１偏光板２８８および表示
光用第２偏光板２８９は、一方の基板２８７ｂはトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）層か
らなるのに対して、他方の基板２８７ｃは環状オレフィン共重合体層からなる。

このため、表示光用第１偏光板２８８および表示光用第２偏光板２８９は、互いの偏光
軸を平行配置したとき、図３（ｂ）に実線Ｒ２１で示す透過特性を備え、互いの偏光軸を
直交配置したとき、図３（ｂ）に実線Ｒ２２で示す透過特性を備えている。具体的には、
表示光用第１偏光板２８８および表示光用第２偏光板２８９は、互いの偏光軸を平行配置
したときの波長が３８０ｎｍから７２０ｎｍの帯域の光（可視光／表示光）に対する透過
率が３０％以上であり、互いの偏光軸を直交配置したときの波長が３８０ｎｍから７２０
ｎｍの帯域の光に対する透過率が３％以下である。従って、表示光用第１偏光板２８８お
よび表示光用第２偏光板２８９は、可視光（表示光）に対して検光子として機能する。

また、表示光用第１偏光板２８８および表示光用第２偏光板２８９は、互いの偏光軸を
平行配置したときの波長が８４０ｎｍから１０００ｎｍの帯域の光（赤外光／検出光Ｌ２
）に対する透過光、および互いの偏光軸を直交配置したときの波長が８４０ｎｍから１０
００ｎｍの帯域の光（赤外光／検出光Ｌ２）に対する透過光が３０％以上である。このた
め、検出光Ｌ２が表示光用第１偏光板２８８、画像生成用液晶パネル２０９ａおよび表示
光用第２偏光板２８９を透過する場合する際、光変調を受けずに、検出空間１０Ｒに出射
されることになる。

［光学式位置検出装置１０の構成例］
図４は、本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き表示装置１００に構成した光学
式位置検出装置１０の構成例を模式的に示す説明図である。図４に示すように、光学式位
置検出装置１０は、対象物体Ｏｂの位置を検出する検出空間１０Ｒに検出光Ｌ２を出射し
て検出光Ｌ２の光強度分布を異なるパターンで順次形成する位置検出用光源装置１１と、
対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ３を検出する光検出器３０と、光検出器３０での検出結
果に基づいて対象物体Ｏｂの位置を検出する位置検出部５０とを有している。

位置検出用光源装置１１は、検出光Ｌ２としてピーク波長が８４０ｎｍから１０００ｎ
ｍの帯域に位置する赤外光を出射する位置検出用光源１２と、位置検出用光源１２から検
出空間１０Ｒに向かう光路において位置検出用光源１２から出射された検出光Ｌ２の光強
度分布を切り換える光強度分布変換用液晶装置１６と、位置検出用光源１２および光強度
分布変換用液晶装置１６を駆動する光源駆動部１４とを備えている。光強度分布変換用液
晶装置１６にはフレキシブル配線基板１６ａ等の配線材が接続されており、光源駆動部１
４は、フレキシブル配線基板１６ａ等を介して光強度分布変換用液晶装置１６に変調信号
を出力する。

光検出器３０は、フォトダイオードやフォトトランジスター等からなり、本形態では、
フォトダイオードが用いられている。光検出器３０には位置検出部５０が電気的に接続さ
れており、光検出器３０での検出結果は位置検出部５０に出力される。光源駆動部１４と
位置検出部５０とは、同一の集積回路５００に構成されており、位置検出用光源１２およ
び光強度分布変換用液晶装置１６に対する駆動と位置検出部５０での検出動作とは連動し
て行われる。位置検出部５０は、光検出器３０での検出結果に対する信号処理部５５と、
信号処理部５５での処理結果に基づいて対象物体ＯｂのＸ座標を算出するＸ座標算出部５
１と、信号処理部５５での処理結果に基づいて対象物体ＯｂのＹ座標を算出するＹ座標算
出部５２とを備えている。さらに、位置検出部５０は、信号処理部５５での処理結果に基
づいて対象物体ＯｂのＺ座標を算出するＺ座標算出部５３を備えている。

（光強度分布変換用液晶装置１６および光源１２の構成）
図５は、本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き表示装置１００の光学式位置検
出装置１０に用いた光強度分布変換用液晶装置１６および位置検出用光源１２の説明図で
あり、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、光強度分布変換用液晶装置１６等の構成を模式的
に示す断面図、検出光用偏光板の断面構成を示す説明図、および検出光用偏光板の透過特
性を示す説明図である。

図４および図５（ａ）に示すように、位置検出用光源装置１１において、位置検出用光
源１２は、光強度分布変換用液晶装置１６に用いた光強度分布変換用液晶パネル１６０の
一方面（光入射面１６１）の側に配置された透光性の導光板１２５と、導光板１２５の端
部１２６に対向配置された１乃至複数の発光素子１２１とを有している。本形態において
、発光素子１２１は、ＬＥＤ（発光ダイオード）等により構成され、赤外光からなる検出
光Ｌ２を発散光として放出する。検出光Ｌ２は、指やタッチペン等の対象物体Ｏｂにより
効率的に反射される波長域を有することが好ましい。従って、対象物体Ｏｂが指等の人体
であることを想定して、本形態では、人体の表面で反射率の高い近赤外線（ピーク波長が
８４０ｎｍから１０００ｎｍの帯域に位置する赤外光）が用いられている。特に、本形態
では、近赤外のうちでも、人体の表面で反射率の高い赤外線、より具体的には、ピーク波
長が８４０ｎｍの赤外線が用いられている。また、導光板１２５の光出射面１２７または
裏面１２８には、プリズム状の傾斜面等が形成されているとともに、裏面１２８には反射
層１２９が設けられている。

光強度分布変換用液晶装置１６は、透過型の液晶装置であり、アクティブマトリクス型
の透過型の光強度分布変換用液晶パネル１６０と、光強度分布変換用液晶パネル１６０の
光入射面１６１の側に重ねて配置された検出光用第１偏光板１６８と、光強度分布変換用
液晶パネル１６０の光出射面１６２の側に重ねて配置された検出光用第２偏光板１６９と
を備えている。光強度分布変換用液晶パネル１６０は、シール材１６６によって貼り合わ
された一対の透光性基板１６３、１６４と、これらの透光性基板１６３、１６４の間に保
持された液晶層１６５とを備えている。ここで、透光性基板１６３、１６４のうちの一方
の透光性基板は、画素電極や画素トランジスターが形成された素子基板として構成され、
他方の透光性基板は、共通電極が形成された対向基板として構成される。なお、光強度分
布変換用液晶パネル１６０がＩＰＳ方式あるいはＦＦＳ方式の液晶パネルである場合、共
通電極も画素電極と同様、素子基板の側に形成される。

検出光用第１偏光板１６８および検出光用第２偏光板１６９は、光強度分布変換用液晶
パネル１６０をノーマリホワイトで使用するかノーマリブラックで使用するかによって、
互いの偏光軸が平行あるいは直交するように配置される。かかる検出光用第１偏光板１６
８および検出光用第２偏光板１６９は、図５（ｂ）に示すように、ヨウ素化合物分子等を
吸着配向したポリビニル（ＰＶＡ）層等からなる直線偏光層１６７ａと、直線偏光層１６
７ａを両側から挟むトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）層や環状オレフィン共重合体層等
からなる基板１６７ｂ、１６７ｃ等からなる。

このように構成した位置検出用光源装置１１において、発光素子１２１から出射された
検出光Ｌ２は、端部１２６から導光板１２５の内部に進入した後、導光板１２５の内部を
伝播しながら、光出射面１２７から略均一な光強度分布をもって出射され、光強度分布変
換用液晶装置１６に入射する。より具体的には、導光板１２５は、発光素子１２１が対向
する端面１２６側から反対側の端面に向けて、光出射面１２７からの出射光の光量比率が
単調に増加する導光構造を有している。かかる導光構造は、例えば、導光板１２５の光出
射面１２７あるいは裏面１２８に形成された光偏向用あるいは光散乱用の微細な凹凸形状
の屈折面の面積、印刷された散乱層の形成密度等を上記内部伝播方向に向けて徐々に高め
ることで実現される。このような導光構造を設けることで、検出光Ｌ２は、光出射部、面
からほぼ均一に出射される。そして、光強度分布変換用液晶装置１６は、位置検出用光源
１２から出射された検出光Ｌ２を変調し、検出空間１０Ｒに検出光Ｌ２の光強度分布を異
なるパターンで順次形成する。

ここで、光強度分布変換用液晶装置１６は、可視光を対象とする画像生成用液晶装置２
９０と違って、赤外光を変調する。このため、検出光用第１偏光板１６８および検出光用
第２偏光板１６９は、図５（ｃ）に実線Ｒ１で示すように、互いの偏光軸を平行配置した
とき、８４０ｎｍから１０００ｎｍの帯域の光（検出光Ｌ２）の透過率が３０％以上とな
るように構成されている。本形態において、検出光用第１偏光板１６８および検出光用第
２偏光板１６９は、互いの偏光軸を平行配置したとき、可視光に対しても透過率が３０％
以上となるように構成されている。また、検出光用第１偏光板１６８および検出光用第２
偏光板１６９は、図５（ｃ）に実線Ｒ２で示すように、互いの偏光軸を直交配置したとき
、８４０ｎｍから１０００ｎｍの帯域の光（検出光Ｌ２）の透過率が３％以下となるよう
に構成されている。本形態において、検出光用第１偏光板１６８および検出光用第２偏光
板１６９は、互いの偏光軸を直交配置したとき、可視光に対しても透過率が３％以下とな
るように構成されている。

また、本形態で用いた光強度分布変換用液晶パネル１６０は、可視光を対象とする画像
生成用液晶装置２９０と違って、赤外光を変調する。このため、光強度分布変換用液晶パ
ネル１６０において、液晶層１６５の屈折率異方性をΔｎとし、液晶層１６５の層厚をｄ
としたとき、液晶層１６５のリタデーションΔｎ・ｄは、最適な値に設定されている。こ
こで、可視光を対象とする画像生成用液晶装置２９０の場合、リタデーションΔｎ・ｄは
、波長５５０ｎｍの緑色光を基準に最適な値に設定されている。例えば、ＴＮ方式の液晶
パネルの場合、リタデーションΔｎ・ｄは０．４に設定されている。また、ＶＡ方式の液
晶パネルの場合、リタデーションΔｎ・ｄは０．３１に設定されている。また、ＩＰＳ方
式あるいはＦＦＳ方式の液晶パネルの場合、リタデーションΔｎ・ｄは０．３５に設定さ
れている。

これに対して、本形態で用いた光強度分布変換用液晶パネル１６０は、ピーク波長が８
４０ｎｍから１０００ｎｍの帯域に位置する赤外光を対象としている。このため、上記の
リタデーションΔｎ・ｄに対して［８４０ｎｍ／５５０ｎｍ］を乗じた値から［１０００
ｎｍ／５５０ｎｍ］を乗じた値までの範囲に設定することが好ましい。具体的には、光強
度分布変換用液晶パネル１６０がＴＮ方式の液晶パネルの場合、リタデーションΔｎ・ｄ
は、０．６１から０．７３であることが好ましい。また、光強度分布変換用液晶パネル１
６０がＶＡ方式の液晶パネルの場合、リタデーションΔｎ・ｄは、０．４７から０．５６
であることが好ましい。また、光強度分布変換用液晶パネル１６０がＩＰＳ方式あるいは
ＦＦＳ方式の液晶パネルの場合、リタデーションΔｎ・ｄは、０．５３から０．６４であ
ることがさらに好ましい。

但し、本形態では、光強度分布変換用液晶装置１６は、検出光Ｌ２の光強度分布を形成
するだけであり、画像を表示する訳ではないので、光強度分布変換用液晶パネル１６０の
リタデーションΔｎ・ｄについては、下限値×９５％から上限値×１０５％の値に設定し
てある。具体的には、光強度分布変換用液晶パネル１６０がＴＮ方式の液晶パネルの場合
、リタデーションΔｎ・ｄは、０．５８から０．７６に設定してある。また、光強度分布
変換用液晶パネル１６０がＶＡ方式の液晶パネルの場合、リタデーションΔｎ・ｄは、０
．４５から０．５９に設定してある。また、光強度分布変換用液晶パネル１６０がＩＰＳ
方式あるいはＦＦＳ方式の液晶パネルの場合、リタデーションΔｎ・ｄは、０．５１から
０．６７に設定してある。

（検出光Ｌ２の光強度分布）
図６は、本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き表示装置１００の光学式位置検
出装置１０において位置検出用光源装置１１の光強度分布変換用液晶装置１６が検出光を
光変調する様子を示す説明図である。図７は、本発明の実施の形態１に係る位置検出機能
付き表示装置１００の光学式位置検出装置１０において位置検出用光源装置１１から出射
された検出光Ｌ２の光強度分布を示す説明図である。なお、図６には、光強度分布変換用
液晶装置１６において検出光Ｌ２を透過させる領域を白色で示し、光強度分布変換用液晶
装置１６において検出光Ｌ２を遮断する領域を黒色で示してある。

図４および図５を参照して説明した位置検出用光源装置１１において、位置検出用光源
１２から出射される検出光Ｌ２のＸＹ平面内における光強度分布は一定であるが、光強度
分布変換用液晶装置１６は、位置検出用光源１２から出射される検出光Ｌ２を光変調して
ＸＹ平面内における光強度分布を、図６（ａ）〜（ｄ）および図７（ａ）〜（ｄ）に示す
ように変換して検出空間１０Ｒに出射する。

まず、図６（ａ）および図７（ａ）に示すＸ座標検出用第１期間において、光強度分布
変換用液晶装置１６が、図６（ａ）に示すように検出光Ｌ２を光変調すると、図７（ａ）
に示すように、検出空間１０Ｒには、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に向けて強度
が低下していくＸ座標検出用第１光強度分布Ｌ２Ｘａ（Ｘ座標検出用光強度分布）が形成
される。かかるＸ座標検出用第１光強度分布Ｌ２Ｘａでは、Ｙ軸方向において強度が一定
である。

次に、図６（ｂ）および図７（ｂ）に示すＸ座標検出用第２期間において、光強度分布
変換用液晶装置１６が、図６（ｂ）に示すように検出光Ｌ２を光変調すると、図７（ｂ）
に示すように、検出空間１０Ｒには、Ｘ軸方向の他方側Ｘ２から一方側Ｘ１に向けて強度
が低下していくＸ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｘｂ（Ｘ座標検出用光強度分布）が形成
される。かかるＸ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｘｂでは、Ｙ軸方向において強度が一定
である。

次に、図６（ｃ）および図７（ｃ）に示すＹ座標検出用第１期間において、光強度分布
変換用液晶装置１６が、図６（ｃ）に示すように検出光Ｌ２を光変調すると、図７（ｃ）
に示すように、検出空間１０Ｒには、Ｙ軸方向の一方側Ｙ１から他方側Ｙ２に向けて強度
が低下していくＹ座標検出用第１光強度分布Ｌ２Ｙａ（Ｙ座標検出用光強度分布）が形成
される。かかるＹ座標検出用第１光強度分布Ｌ２Ｙａでは、Ｘ軸方向において強度が一定
である。

次に、図６（ｄ）および図７（ｄ）に示すＹ座標検出用第２期間において、光強度分布
変換用液晶装置１６が、図６（ｄ）に示すように検出光Ｌ２を光変調すると、図７（ｄ）
に示すように、検出空間１０Ｒには、Ｙ軸方向の他方側Ｙ２から一方側Ｙ１に向けて強度
が低下していくＹ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｙｂ（Ｙ座標検出用光強度分布）が形成
される。かかるＹ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｙｂでは、Ｘ軸方向において強度が一定
である。

（座標検出の基本原理）
本形態の光源式位置検出装置１０においては、図７を参照して説明した検出光の光強度
分布を利用して、位置検出部５０は、検出空間１０Ｒ内の対象物体Ｏｂの位置を検出する
。そこで、図８を参照して、光強度分布の構成および座標検出の原理を説明する。

図８は、本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き表示装置１００の光学式位置検
出装置１０で用いた位置検出の原理を示す説明図であり、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は
、検出光Ｌ２のＸ軸方向の光強度分布を示す説明図、対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ３
の光検出器３０での検出値を示す説明図、対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ３の光検出器
３０での検出値が等しくなるように検出光Ｌ２の光強度分布を調整する様子を示す説明図
である。

光学式位置検出装置１０においては、位置検出用光源装置１１から検出光Ｌ２を出射す
ると、検出空間１０Ｒに検出光Ｌ２の光強度分布が形成される。例えば、Ｘ座標を検出す
る際には、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、まず、Ｘ座標検出用第１期間において、Ｘ
軸方向の一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に向かって強度が単調減少していくＸ座標検出用第１
光強度分布Ｌ２Ｘａを形成した後、Ｘ座標検出用第２期間において、Ｘ軸方向の他方側Ｘ
２から一方側Ｘ１に向かって強度が単調減少していくＸ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｘ
ｂを形成する。好ましくは、Ｘ座標検出用第１期間において、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１から
他方側Ｘ２に向かって強度が直線的に減少していくＸ座標検出用第１光強度分布Ｌ２Ｘａ
を形成した後、Ｘ座標検出用第２期間において、Ｘ軸方向の他方側Ｘ２から一方側Ｘ１に
向かって強度が直線的に減少していくＸ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｘｂを形成する。
従って、検出空間１０Ｒに対象物体Ｏｂが配置されると、対象物体Ｏｂにより検出光Ｌ２
が反射され、その反射光の一部が光検出器３０により検出される。その際、光検出器３０
での受光結果は、対象物体Ｏｂが位置する個所の光強度に対応する。従って、Ｘ座標検出
用第１期間に形成するＸ座標検出用第１光強度分布Ｌ２Ｘａ、およびＸ座標検出用第２期
間に形成するＸ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｘｂを予め、設定した分布としておけば、
以下の方法等により、光検出器３０での検出結果に基づいて、対象物体ＯｂのＸ座標を検
出することができる。

例えば、第１の方法では、図８（ｂ）に示すＸ座標検出用第１光強度分布Ｌ２Ｘａと、
Ｘ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｘｂとの差を利用する。より具体的には、Ｘ座標検出用
第１光強度分布Ｌ２Ｘａ、およびＸ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｘｂは予め、設定した
分布になっているので、Ｘ座標検出用第１光強度分布Ｌ２ＸａとＸ座標検出用第２光強度
分布Ｌ２Ｘｂとの差も予め、設定した関数になっている。従って、Ｘ座標検出用第１期間
においてＸ座標検出用第１光強度分布Ｌ２Ｘａを形成した際の光検出器３０での検出値Ｌ
Ｘａと、Ｘ座標検出用第２期間においてＸ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｘｂを形成した
際の光検出器３０での検出値ＬＸｂとの差を求めれば、対象物体ＯｂのＸ座標を検出する
ことができる。かかる方法によれば、検出光Ｌ２以外の環境光、例えば、外光に含まれる
赤外成分が光検出器３０に入射した場合でも、検出値ＬＸａ、ＬＸｂの差を求める際、環
境光に含まれる赤外成分の強度が相殺されるので、環境光に含まれる赤外成分が検出精度
に影響を及ぼすことがない。なお、光検出器３０での検出値ＬＸａ、ＬＸｂとの差に基づ
いて対象物体ＯｂのＸ座標を検出することもできる。

次に、第２の方法では、Ｘ座標検出用第１期間においてＸ座標検出用第１光強度分布Ｌ
２Ｘａを形成した際の光検出器３０での検出値ＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間において
Ｘ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｘｂを形成した際の光検出器３０での検出値ＬＸｂとが
等しくなるように、発光素子１２１に対する制御量（駆動電流）を調整した際の調整量に
基づいて対象物体ＯｂのＸ座標を検出する方法である。かかる方法は、図８（ｂ）に示す
Ｘ座標検出用第１光強度分布Ｌ２ＸａおよびＸ座標検出用第２光強度分布Ｌ２ＸｂがＸ座
標に対して直線的に変化する場合に適用できる。

まず、図８（ｂ）に示すように、Ｘ座標検出用第１期間およびＸ座標検出用第２期間に
おいてＸ座標検出用第１光強度分布Ｌ２ＸａとＸ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｘｂを絶
対値が等しく、Ｘ軸方向で逆向きに形成する。この状態で、Ｘ座標検出用第１期間におけ
る光検出器３０での検出値ＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間における光検出器３０での検
出値ＬＸｂとが等しければ、対象物体ＯｂがＸ軸方向の中央に位置することが分る。

これに対して、Ｘ座標検出用第１期間における光検出器３０での検出値ＬＸａと、Ｘ座
標検出用第２期間における光検出器３０での検出値ＬＸｂとが相違している場合、検出値
ＬＸａ、ＬＸｂが等しくなるように、発光素子１２１に対する制御量（駆動電流）を調整
して、図８（ｃ）に示すように、再度、Ｘ座標検出用第１期間においてＸ座標検出用第１
光強度分布Ｌ２Ｘａを形成し、Ｘ座標検出用第２期間においてＸ座標検出用第２光強度分
布Ｌ２Ｘｂを形成する。その結果、Ｘ座標検出用第１期間における光検出器３０での検出
値ＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間における光検出器３０での検出値ＬＸｂとが等しくな
れば、Ｘ座標検出用第１期間での発光素子１２１に対する制御量の調整量ΔＬＸａと、Ｘ
座標検出用第２期間での発光素子１２１に対する制御量の調整量ΔＬＸｂとの比あるいは
差等により、対象物体ＯｂのＸ座標を検出することができる。かかる方法によれば、検出
光Ｌ２以外の環境光、例えば、外光に含まれる赤外成分が光検出器３０に入射した場合で
も、検出値ＬＸａ、ＬＸｂが等しくなるように発光素子１２１に対する制御量の調整を行
なう際、環境光に含まれる赤外成分の強度が相殺されるので、環境光に含まれる赤外成分
が検出精度に影響を及ぼすことがない。

上記の方法のいずれを採用する場合でも、同様に、Ｙ座標検出用第１期間において、Ｙ
軸方向の一方側Ｙ１から他方側Ｙ２に向かって強度が単調減少していくＹ座標検出用第１
光強度分布を形成した後、Ｙ座標検出用第２期間において、Ｙ軸方向の他方側Ｙ２から一
方側Ｙ１に向かって強度が単調減少していくＹ座標検出用第２光強度分布を形成すれば、
対象物体ＯｂのＹ座標を検出することができる。

上記のように、光検出器３０での検出結果に基づいて対象物体Ｏｂの検出空間１０Ｒ内
の位置情報を取得するにあたって、例えば、位置検出部５０としてマイクロプロセッサー
ユニット（ＭＰＵ）を用い、これにより所定のソフトウェア（動作プログラム）を実行す
ることに従って処理を行う構成を採用することができる。また、図９を参照して以下に説
明するように、論理回路等のハードウェアを用いた処理を行う構成を採用することもでき
る。

（位置検出部５０の構成例）
図９は、本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き表示装置１００の光学式位置検
出装置１０での信号処理内容を示す説明図であり、図９（ａ）、（ｂ）は各々、位置検出
部５０の構成を模式的に示す説明図、および位置検出部５０の発光強度補償指令部での処
理内容を示す説明図である。ここに示す位置検出部５０は、Ｘ座標検出用第１期間および
Ｘ座標検出用第２期間における光検出器３０での検出値ＬＸａ、ＬＸｂが等しくなるよう
に、発光素子１２１に対する制御量（駆動電流）を調整した際の調整量に基づいて対象物
体ＯｂのＸ座標を検出する方法である。なお、Ｘ座標およびＹ座標を検出するための構成
は同様であるため、以下の説明ではＸ座標を求める場合のみを説明する。また、図９（ａ
）、（ｂ）では、Ｘ座標検出用第１期間およびＸ座標検出用第２期間において発光素子１
２１を駆動する様子を示すにあたって、Ｘ座標検出用第１期間においてＸ座標検出用第１
光強度分布Ｌ２Ｘａを形成する発光素子１２１と、Ｘ座標検出用第２期間においてＸ座標
検出用第２光強度分布Ｌ２Ｘｂを形成する発光素子１２１とを設け、それらを同期して駆
動するように表してある。

図９（ａ）に示すように、本形態の光学式位置検出装置１０において、光源駆動部１４
（図４参照）の光源駆動回路１４０は、Ｘ座標検出用第１期間では可変抵抗１１１を介し
て発光素子１２１に所定電流値の駆動パルスを印加し、Ｘ座標検出用第２期間では可変抵
抗１１２および反転回路１１３を介して発光素子１２１に所定電流値の駆動パルスを印加
するものとして表される。従って、光源駆動回路１４０は、Ｘ座標検出用第１期間とＸ座
標検出用第２期間とでは、発光素子１２１に対して逆相の駆動パルスを印加すると見なす
ことができる。そして、Ｘ座標検出用第１期間においてＸ座標検出用第１光強度分布Ｌ２
Ｘａを形成した際の検出光Ｌ２が対象物体Ｏｂで反射した光が共通の光検出器３０で受光
されるとともに、Ｘ座標検出用第２期間においてＸ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｘｂを
形成した際の検出光Ｌ２が対象物体Ｏｂで反射した光が共通の光検出器３０で受光される
。光強度信号生成回路１５０において、光検出器３０には、１ｋΩ程度の抵抗３０ｒが直
列に電気的接続されており、それらの両端にはバイアス電圧Ｖｂが印加されている。

かかる光強度信号生成回路１５０において、光検出器３０と抵抗３０ｒとの接続点Ｐ１
には、位置検出部５０が電気的に接続されている。光検出器３０と抵抗３０ｒとの接続点
Ｐ１から出力される検出信号Ｖｃは、下式
Ｖｃ＝Ｖ30／（Ｖ30＋抵抗３０ｒの抵抗値）
Ｖ30：光検出器３０の等価抵抗
で表される。従って、環境光が光検出器３０に入射しない場合と、環境光が光検出器３０
に入射している場合とを比較すると、環境光が光検出器３０に入射している場合には、検
出信号Ｖｃのレベルおよび振幅が大きくなる。

位置検出部５０は概ね、位置検出用信号抽出回路１９０、位置検出用信号分離回路１７
０、および発光強度補償指令回路１８０を備えている。

位置検出用信号抽出回路１９０は、１ｎＦ程度のキャパシタからなるフィルター１９２
を備えており、かかるフィルター１９２は、光検出器３０と抵抗３０ｒとの接続点Ｐ１か
ら出力された信号から直流成分を除去するハイパスフィルターとして機能する。このため
、フィルター１９２によって、光検出器３０と抵抗３０ｒとの接続点Ｐ１から出力された
検出信号Ｖｃからは、Ｘ座標検出用第１期間およびＸ座標検出用第２期間における光検出
器３０による検出光Ｌ２の位置検出信号Ｖｄが抽出される。すなわち、検出光Ｌ２は変調
されているのに対して、環境光はある期間内において強度が一定であると見なすことがで
きるので、環境光に起因する低周波成分あるいは直流成分はフィルター１９２によって除
去される。

また、位置検出用信号抽出回路１９０は、フィルター１９２の後段に、２２０ｋΩ程度
の帰還抵抗１９４を備えた加算回路１９３を有しており、フィルター１９２によって抽出
された位置検出信号Ｖｄは、バイアス電圧Ｖｂの１／２倍の電圧Ｖ／２に重畳された位置
検出信号Ｖｓとして位置検出用信号分離回路１７０に出力される。

位置検出用信号分離回路１７０は、Ｘ座標検出用第１期間において発光素子１２１に印
加される駆動パルスに同期してスイッチング動作を行なうスイッチ１７１と、比較器１７
２と、比較器１７２の入力線に各々、電気的接続されたキャパシタ１７３とを備えている
。このため、位置検出信号Ｖｓが位置検出用信号分離回路１７０に入力されると、位置検
出用信号分離回路１７０から発光強度補償指令回路１８０には、Ｘ座標検出用第１期間で
の位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅａと、Ｘ座標検出用第２期間での位置検出信号Ｖｓの実
効値Ｖｅｂとが交互に出力される。

発光強度補償指令回路１８０は、実効値Ｖｅａ、Ｖｅｂを比較して、図９（ｂ）に示す
処理を行ない、Ｘ座標検出用第１期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅａと、Ｘ座標検
出用第２期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅｂとが同一レベルとなるように光源駆動
回路１４０に制御信号Ｖｆを出力する。すなわち、発光強度補償指令回路１８０は、Ｘ座
標検出用第１期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅａと、Ｘ座標検出用第２期間での位
置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅｂとを比較して、それらが等しい場合、現状の駆動条件を維
持させる。これに対して、Ｘ座標検出用第１期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅａが
、Ｘ座標検出用第２期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅｂより低い場合、発光強度補
償指令回路１８０は、可変抵抗１１１の抵抗値を下げさせてＸ座標検出用第１期間での発
光素子１２１からの出射光量を高める。また、Ｘ座標検出用第２期間での位置検出信号Ｖ
ｓの実効値Ｖｅｂが、Ｘ座標検出用第１期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅａより低
い場合、発光強度補償指令回路１８０は、可変抵抗１１２の抵抗値を下げさせてＸ座標検
出用第２期間の出射光量を高める。

このようにして、位置検出機能付き表示装置１００では位置検出部５０の発光強度補償
指令回路１８０によって、Ｘ座標検出用第１期間およびＸ座標検出用第２期間での光検出
器３０による検出量が同一となるように、発光素子１２１の制御量（電流量）を制御する
。従って、発光強度補償指令回路１８０には、Ｘ座標検出用第１期間での位置検出信号Ｖ
ｓの実効値Ｖｅａと、Ｘ座標検出用第２期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅｂとが同
一レベルとなるような発光素子１２１に対する制御量に関する情報が存在するので、かか
る情報を位置検出信号ＶｇとしてＸ座標算出部５１に出力すれば、Ｘ座標算出部５１は、
検出空間１０Ｒにおける対象物体ＯｂのＸ座標を得ることができる。また、同様な原理を
利用すれば、検出空間１０Ｒにおける対象物体ＯｂのＹ座標を得ることができる。

また、本形態では、位置検出用信号抽出回路１９０において、フィルター１９２は、光
検出器３０と抵抗３０ｒとの接続点Ｐ１から出力された検出信号Ｖｃから、環境光に起因
する直流成分を除去して位置検出信号Ｖｄを抽出する。このため、光検出器３０と抵抗３
０ｒとの接続点Ｐ１から出力された検出信号Ｖｃに環境光の赤外成分に起因する信号成分
が含まれている場合でも、かかる環境光の影響をキャンセルすることができる。

（Ｚ座標検出動作）
本形態の光学式位置検出装置１０において、図７に示すＸ座標検出用第１光強度分布Ｌ
２Ｘａ、Ｘ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｘｂ、Ｙ座標検出用第１光強度分布Ｌ２Ｙａ、
Ｙ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｙｂを合成すると、Ｚ軸方向において検出光Ｌ２の強度
が単調減少するＺ座標検出用光強度分布が形成される。かかるＺ座標検出用光強度分布で
は、Ｚ軸方向における位置と検出光Ｌ２の強度とが一定の関係を有している。このため、
対象物体Ｏｂで反射して光検出器３０で検出される光量は、Ｚ座標検出用光強度分布にお
ける検出光Ｌ２の強度と比例し、対象物体Ｏｂの位置によって規定される値である。従っ
て、Ｚ座標検出期間における光検出器３０の検出結果に基づいて、対象物体ＯｂのＺ座標
を検出することができる。より具体的には、光強度分布変換用液晶装置１６は、全ての領
域で検出光Ｌ２を透過し、Ｚ座標検出用光強度分布を形成する。なお、図７に示すＸ座標
検出用第１光強度分布Ｌ２Ｘａ、Ｘ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｘｂ、Ｙ座標検出用第
１光強度分布Ｌ２Ｙａ、Ｙ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｙｂを順次形成した際の光検出
器３０の検出結果を合計してもＺ座標を検出することは可能である。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の位置検出機能付き表示装置１００では、画像生成用液晶
パネル２０９ａに対して表示光Ｌ１の出射側とは反対側に位置検出用光源装置１１を設け
、対象物体Ｏｂにより反射した検出光Ｌ２を光検出器３０によって検出する。ここで、位
置検出用光源装置１１から出射された検出光Ｌ２は、検出空間１０Ｒ（表示光Ｌ１の出射
側空間）に光強度分布を形成するため、検出空間１０Ｒにおける位置と検出光Ｌ２の強度
との関係を予め把握しておけば、位置検出部５０は、光検出器３０の受光結果に基づいて
対象物体Ｏｂの位置を検出することができる。それ故、高価な撮像素子を用いなくても、
対象物体Ｏｂの位置を精度よく検出することができる。また、検出光Ｌ２は、赤外光から
なるため、視認されないので、画像の表示を妨げることがない。

さらに、画像生成用液晶パネル２０９ａの両側に設けられた表示光用第１偏光板２８８
および表示光用第２偏光板２９９は、互いの偏光軸を平行配置したときの波長が３８０ｎ
ｍから７２０ｎｍの帯域の光に対する透過率が３０％以上であり、互いの偏光軸を直交配
置したときの波長が３８０ｎｍから７２０ｎｍの帯域の光に対する透過率が３％以下であ
る。従って、表示光用第１偏光板２８８および表示光用第２偏光板２８９は、可視光から
なる表示光に対しては偏光能を備えているので、画像生成用液晶パネル２０９ａによって
可視光からなる表示光を光変調することができる。

また、表示光用第１偏光板２８８および表示光用第２偏光板２８９は、互いの偏光軸を
平行配置したときの検出光Ｌ２に対する透過率および互いの偏光軸を直交配置したときの
検出光に対する透過率が３０％以上であり、赤外光からなる検出光Ｌ２に対しては偏光能
を備えていない。従って、位置検出用光源装置１１から出射された検出光Ｌ２は、画像生
成用液晶パネル２０９ａによる光変調を受けない。それ故、位置検出用光源装置１１から
出射された検出光Ｌ２は、検出空間１０Ｒに好適な光強度分布を形成するので、画像生成
用液晶パネル２０９ａを透過した検出光Ｌ２を利用する方式を採用した場合でも、対象物
体Ｏｂの位置（Ｘ座標、Ｙ座標およびＺ座標）を正確に検出することができる。

また、位置検出用光源装置１１は、位置検出用光源１２から検出空間１０Ｒに向かう光
路に光強度分布変換用液晶装置１６を備えているため、位置検出用光源１２から出射され
た検出光Ｌ２の光強度分布を光強度分布変換用液晶装置１６によって変換した後、検出空
間１０Ｒに出射することができる。従って、検出空間１０Ｒに好適な光強度分布を形成す
ることができるので、対象物体Ｏｂの位置を正確に検出することができる。

また、光強度分布変換用液晶装置１６では、検出光用第１偏光板１６８および検出光用
第２偏光板１６９は、互いの偏光軸を平行に配置したときの検出光Ｌ２の透過率が３０％
以上で、互いの偏光軸を直交配置したときの検出光Ｌ２の透過率が３％以下である。この
ため、ピーク波長が８４０ｎｍから１０００ｎｍの帯域に位置する赤外光からなる検出光
Ｌ２を好適に光変調することができる。また、光強度分布変換用液晶パネル１６０では、
リタデーションが最適な値に設定されているので、ピーク波長が８４０ｎｍから１０００
ｎｍの帯域に位置する赤外光からなる検出光Ｌ２を好適に光変調することができる。

さらに、位置検出用光源装置１１は、Ｘ座標検出用光強度分布およびＹ座標検出用光強
度分布を異なるタイミングで形成する。また、位置検出用光源装置１１は、Ｘ座標検出用
光強度分布として、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に向けて光量が減少するＸ座標
検出用第１光強度分布Ｌ２Ｘａと、Ｘ座標検出用第１光強度分布Ｌ２Ｘａとは逆方向に強
度が変化するＸ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｘｂとを異なるタイミングで形成する。こ
のため、Ｘ座標検出用第１光強度分布Ｌ２Ｘａを形成した際の光検出器３０での検出結果
と、Ｘ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｘｂを形成した際の光検出器３０での検出結果との
差からＸ座標を検出することができる。従って、外光等に含まれる赤外光の影響を相殺す
ることができるので、Ｘ座標を精度よく検出することができる。また、位置検出用光源装
置１１は、Ｙ座標検出用光強度分布として、Ｙ軸方向の一方側Ｙ１から他方側Ｙ２に向け
て光量が減少するＹ座標検出用第１光強度分布Ｌ２Ｙａと、Ｙ座標検出用第１光強度分布
Ｌ２Ｙａとは逆方向に強度が変化するＹ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｙｂとを異なるタ
イミングで形成する。このため、Ｙ座標検出用第１光強度分布Ｌ２Ｙａを形成した際の光
検出器３０での検出結果と、Ｙ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｙｂを形成した際の光検出
器３０での検出結果との差からＹ座標を検出することができる。従って、外光等に含まれ
る赤外光の影響を相殺することができるので、Ｙ座標を精度よく検出することができる。

［実施の形態２］
図１０は、本発明の実施の形態２に係る位置検出機能付き表示装置１００の構成を模式
的に示す説明図であり、図１０（ａ）、（ｂ）は、位置検出機能付き表示装置１００の要
部を斜め上からみた様子を模式的に示す説明図、および横方向からみた様子を模式的に示
す説明図である。図１１は、本発明の実施の形態２に係る位置検出機能付き表示装置１０
０に用いた画像投射装置２００の説明図であり、図１１（ａ）、（ｂ）は、画像投射装置
２００を前面側からみたときの説明図、および画像投射装置２００の内部構成を示す説明
図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と略同様であるため、共通する
部分には同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。

実施の形態１では、位置検出機能付き表示装置１００が直視型の表示装置として構成さ
れていたが、本形態では、以下に説明するように、位置検出機能付き表示装置１００が投
射型の表示装置として構成されている。より具体的には、図１０（ａ）、（ｂ）に示すよ
うに、位置検出機能付き表示装置１００は、液晶プロジェクターと称せられる画像投射装
置２００（画像生成装置）を備えた投射型表示装置として構成されている。また、位置検
出機能付き表示装置１００は、画像投射装置２００から画像が投射されるスクリーン部材
８も備えている。を画像投射装置２００は、筐体２５０の前面部２０１に設けられた投射
レンズ系２１０からスクリーン部材８に向けて表示光Ｌ１を拡大投射する。このため、位
置検出機能付き表示装置１００は、画像投射装置２００の内部に画像を投射する光学ユニ
ット２８０を備えている。

本形態の位置検出機能付き表示装置１００は、図４〜９を参照して説明した光学式位置
検出装置１０を備えており、光学式位置検出装置１０は、スクリーン部材８において画像
が視認されるスクリーン面８ａ側（スクリーン部材８の前方）に設定された検出空間１０
Ｒ内の対象物体Ｏｂの位置を光学的に検出する機能を備えている。本形態において、検出
空間１０Ｒは、スクリーン部材８に対する法線方向からみたとき四角形の領域であり、ス
クリーン部材８において画像投射装置２００によって画像が投射される領域（画像表示領
域２０Ｒ）と重なっている。このため、本形態の位置検出機能付き表示装置１００では、
例えば、対象物体Ｏｂの座標検出結果を、投射された画像の一部等を指定する入力情報等
として扱い、かかる入力情報に基づいて画像の切り換え等を行なうことができる。

かかる光学式位置検出装置１０を構成するにあたって、本形態の位置検出機能付き表示
装置１００の画像投射装置２００には、実施の形態１で説明した位置検出用光源装置１１
が設けられている。また、光検出器３０および位置検出部５０も、位置検出用光源装置１
１と同様、画像投射装置２００に設けられている。より具体的には、画像投射装置２００
の前面部２０１には、Ｘ軸方向の略中央位置に投射レンズ系２１０が設けられているとと
もに、前面部２０１において投射レンズ系２１０に対してＸ軸方向で隣り合う位置に光検
出器３０が設けられている。かかる光検出器３０は、検出領域１０Ｒ（表示光の出射側空
間）に受光部３１を向けている。

このように構成した位置検出機能付き表示装置１００において、光学ユニット２８０は
、各色（赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ））の光を各々変調する３つの画像生成用液晶装置
２９０（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）をライトバルブとして備えており、かかる３つの画像生成
用液晶装置２９０（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）は各々、画像生成用液晶パネル２０９ａの両側
に表示光用第１偏光板２８８および表示光用第２偏光板２８９を備えている。従って、３
つの画像生成用液晶装置２９０（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）で変調された各色（赤（Ｒ）、緑
（Ｇ）、青（Ｂ））の変調光は、光路合成素子２８１で合成された後、投射レンズ系２１
０からカラー画像として出射される。

ここで、本形態では、位置検出用光源装置１１から出射された検出光Ｌ２は、３つの画
像生成用液晶装置２９０（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）のうち、例えば、画像生成用液晶装置２
９０（Ｒ）を透過した後、光路合成素子２８１で反射して投射レンズ系２１０から出射さ
れるようになっている。より具体的には、画像生成用液晶装置２９０（Ｒ）に対して、表
示光の出射側とは反対側には、光路合成素子２８２と、実施の形態１で説明した位置検出
用光源装置１１の位置検出用光源１２および光強度分布変換用液晶装置１６が配置されて
り、強度分布変換用液晶装置１６は、光強度分布変換用液晶パネル１６０の両側に検出光
用第１偏光板１６８と検出光用第２偏光板１６９とを備えている。

このように構成した位置検出機能付き表示装置１００において、少なくとも画像生成用
液晶装置２９０（Ｒ）に用いた表示光用第１偏光板２８８および表示光用第２偏光板２８
９は、実施の形態１において図３を参照して説明したように、互いの偏光軸を平行配置し
たときの検出光Ｌ２に対する透過率および互いの偏光軸を直交配置したときの検出光に対
する透過率が３０％以上であり、赤外光からなる検出光Ｌ２に対しては偏光能を備えてい
ない。従って、位置検出用光源装置１１から出射された検出光Ｌ２は、
２９０（Ｒ）による光変調を受けない。それ故、本形態でも、実施の形態１と同様、位置
検出用光源装置１１から出射された検出光Ｌ２は、検出空間１０Ｒに好適な光強度分布を
形成するので、画像生成用液晶パネル２０９ａ（Ｒ）を透過した検出光Ｌ２を利用する方
式を採用した場合でも、対象物体Ｏｂの位置（Ｘ座標、Ｙ座標およびＺ座標）を正確に検
出することができる。

［別の位置検出用光源装置１１の構成］
図１２は、本発明を適用した位置検出機能付き表示装置１００に使用可能な別の位置検
出用光源装置１１の構成を示す説明図である。

上記実施の形態１、２では、位置検出用光源装置１１の位置検出用光源１２を構成する
にあたって、発光素子１２１および導光板１２５を用いたが、赤外ランプと導光板１２５
とを用いて位置検出用光源１２を構成してもよい。また、位置検出用光源装置１１の位置
検出用光源１２としては、赤外光を出射する複数の発光素子１２１や赤外ランプが複数配
列された面状光源や、赤外光を出射する複数の有機エレクトロルミネッセンス素子が複数
配列された面状光源を用いてもよい。

また、上記実施の形態１、２では、位置検出用光源装置１１を構成するにあたって、位
置検出用光源１２と強度分布変換用液晶装置１６とを用いたが、本発明は、画像生成用液
晶装置２９０の背面側から赤外光からなる検出光を出射するタイプの位置検出機能付き表
示装置１００全般に適用することができる。

例えば、図１２（ａ）に示すように、一方の面１９０（光出射面）を検出空間１０Ｒに
向けた導光板１９と、導光板１９の側端部に発光部１２０を向けた複数の発光素子１２１
Ａ〜１２１Ｄとを用いて、位置検出用光源装置１１を構成してもよい。ここで、発光素子
１２１Ａ、１２１Ｄと発光素子１２１Ｂ、１２１ＣとはＸ軸方向で離間し、発光素子１２
１Ａ、１２１Ｃと発光素子１２１Ｂ、１２１ＤとはＹ軸方向で離間している。かかる構成
によれば、Ｘ座標検出用第１期間において、発光素子１２１Ａ、１２１Ｄを点灯させる一
方、発光素子１２１Ｂ、１２１Ｃを消灯させれば、図７（ａ）に示すＸ座標検出用第１光
強度分布Ｌ２Ｘａ（Ｘ座標検出用光強度分布）を形成することができる。また、Ｘ座標検
出用第２期間において、発光素子１２１Ａ、１２１Ｄを消灯させる一方、発光素子１２１
Ｂ、１２１Ｃを点灯させれば、図７（ｂ）に示すＸ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｘｂ（
Ｘ座標検出用光強度分布）を形成することができる。また、Ｙ座標検出用第１期間におい
て、発光素子１２１Ｂ、１２１Ｄを点灯させる一方、発光素子１２１Ａ、１２１Ｃを消灯
させれば、図７（ｃ）に示すＹ座標検出用第１光強度分布Ｌ２Ｙａ（Ｙ座標検出用光強度
分布）を形成することができる。また、Ｙ座標検出用第２期間において、発光素子１２１
Ｂ、１２１Ｄを消灯させる一方、発光素子１２１Ａ、１２１Ｃを点灯させれば、図７（ｄ
）に示すＹ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｙｂ（Ｙ座標検出用光強度分布）を形成するこ
とができる。

また、図１２（ｂ）に示すように、導光板を用いずに、検出空間１０Ｒに発光部１２０
を向けた複数の発光素子１２１Ａ〜１２１Ｄを用いて、位置検出用光源装置１１を構成し
てもよい。ここで、発光素子１２１Ａ、１２１Ｄと発光素子１２１Ｂ、１２１ＣとはＸ軸
方向で離間し、発光素子１２１Ａ、１２１Ｃと発光素子１２１Ｂ、１２１ＤとはＹ軸方向
で離間している。かかる構成によれば、Ｘ座標検出用第１期間において、発光素子１２１
Ａ、１２１Ｄを点灯させる一方、発光素子１２１Ｂ、１２１Ｃを消灯させれば、図７（ａ
）に示すＸ座標検出用第１光強度分布Ｌ２Ｘａ（Ｘ座標検出用光強度分布）を形成するこ
とができる。また、Ｘ座標検出用第２期間において、発光素子１２１Ａ、１２１Ｄを消灯
させる一方、発光素子１２１Ｂ、１２１Ｃを点灯させれば、図７（ｂ）に示すＸ座標検出
用第２光強度分布Ｌ２Ｘｂ（Ｘ座標検出用光強度分布）を形成することができる。また、
Ｙ座標検出用第１期間において、発光素子１２１Ｂ、１２１Ｄを点灯させる一方、発光素
子１２１Ａ、１２１Ｃを消灯させれば、図７（ｃ）に示すＹ座標検出用第１光強度分布Ｌ
２Ｙａ（Ｙ座標検出用光強度分布）を形成することができる。また、Ｙ座標検出用第２期
間において、発光素子１２１Ｂ、１２１Ｄを消灯させる一方、発光素子１２１Ａ、１２１
Ｃを点灯させれば、図７（ｄ）に示すＹ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｙｂ（Ｙ座標検出
用光強度分布）を形成することができる。

さらには、画像生成用液晶装置２９０の背面側から検出空間１０Ｒに赤外光からなる検
出光を照明光として出射し、かかる照明光（検出光／赤外）が対象物体Ｏｂで反射した光
を画像生成用液晶装置２９０の背面側に配置した撮像素子、あるいは画像生成用液晶装置
２９０に対して検出空間側に配置した撮像素子で受光するタイプの位置検出機能付き表示
装置１００に本発明を適用してもよい。

１０Ｒ・・検出空間（表示光の出射側空間）、１１・・位置検出用光源装置、３０・・光
検出器、５０・・位置検出部、１００・・位置検出機能付き表示装置、２８８・・表示光
用第１偏光板、２８９・・表示光用第２偏光板、２９０・・画像生成用液晶装置、２９０
ａ・・画像生成用液晶パネル、Ｏｂ・・対象物体

Claims (6)

1. 画像の表示および対象物体の位置検出を行なう位置検出機能付き表示装置であって、
   画像生成用液晶パネル、該画像生成用液晶パネルに対して表示光の出射側とは反対側に
   配置された表示光用第１偏光板、および前記画像生成用液晶パネルに対して前記表示光の
   出射側に配置された表示光用第２偏光板を備えた画像生成用液晶装置と、
   前記画像生成用液晶装置を透過して前記画像生成用液晶装置からの前記表示光の出射側
   空間に出射されるピーク波長が８４０ｎｍから１０００ｎｍの帯域に位置する赤外光から
   なる検出光を出射する位置検出用光源装置と、
   前記出射側空間に位置する前記対象物体で反射した前記検出光を受光する光検出器と、
   該光検出器での検出結果に基づいて前記対象物体の位置を検出する位置検出部と、
   を有し、
   前記表示光用第１偏光板および前記表示光用第２偏光板は、互いの偏光軸を平行配置し
   たときの波長が３８０ｎｍから７２０ｎｍの帯域の光に対する透過率が３０％以上であり
   、互いの偏光軸を直交配置したときの波長が３８０ｎｍから７２０ｎｍの帯域の光に対す
   る透過率が３％以下であり、互いの偏光軸を平行配置したときの前記検出光に対する透過
   率および互いの偏光軸を直交配置したときの前記検出光に対する透過率が３０％以上であ
   ることを特徴とする位置検出機能付き表示装置。
2. 前記表示光用第１偏光板および前記表示光用第２偏光板は、ポリビニル系の直線偏光層
   と、該直線偏光層の一方面側に積層されたトリアセチルセルロース層と、前記直線偏光層
   の他方面側に積層された環状オレフィン共重合体層と、を備えていることを特徴とする請
   求項１に記載の位置検出機能付き表示装置。
3. 前記位置検出用光源装置は、前記出射側空間に前記検出光の光強度分布を異なるパター
   ンで順次形成することを特徴とする請求項１または２に記載の位置検出機能付き表示装置
   。
4. 前記位置検出用光源装置から前記検出光が出射される方向に交差する２方向をＸ軸方向
   およびＹ軸方向としたとき、
   前記位置検出用光源装置は、Ｘ軸方向で強度が変化するＸ座標検出用光強度分布と、Ｙ
   軸方向で強度が変化するＹ座標検出用光強度分布と、を異なるタイミングで形成すること
   を特徴とする請求項３に記載の位置検出機能付き表示装置。
5. 前記画像生成用液晶装置により生成された画像は、前記画像生成用液晶パネルと重なる
   領域に設定された画像表示領域で視認されることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一
   項に記載の位置検出機能付き表示装置。
6. 前記画像生成用液晶装置により生成された画像は、投射レンズ系からの投射画像として
   視認されることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の位置検出機能付き表示
   装置。