JP2015111322A - 位置検出装置、位置入力装置および画像表示システム - Google Patents

Abstract

【課題】照射光の照射位置をより正確に検出できる位置検出装置等を提供する。【解決手段】照射光の照射位置を検出する位置検出装置１１１であって、内部に光散乱材１２２を含む板状であり、第１主面１２１ａに照射光が照射される光導波路部材１２０と、第１主面１２１ａを介して光導波路部材１２０に入光し光散乱材１２２により散乱された光を検知する複数の光センサ１３１と、を備え、各光センサ１３１の受光面１３１ａは、光導波路部材１２０の第１主面１２１ａとこれに対向する他方の第２主面１２１ｂとに交差する側面１２１ｃに向けられている。【選択図】図３

Description

本発明は、特に、照射光の照射位置を検出する位置検出装置等に関する。

光照射手段から照射される照射光の照射位置を検出する位置検出装置が知られている（例えば、特許文献１〜３）。光照射手段としては、例えば、レーザポインタがある。
図１９は、特許文献１に係る位置検出装置９０１の構成を示す図である。図１９（ａ）は、位置検出装置９０１の構成を示す斜視図であり、図１９（ｂ）は上面図であり、図１９（ｃ）は側面図である。位置検出装置９０１は、光導波路部材９０２と光センサ部９０３を含む。光導波路部材９０２は、板状の２枚の光導波路９０４ａ，９０４ｂと、これらの間に介挿された蛍光体層９０５からなる。光センサ部９０３は、複数の光センサ９０６が列状に配列されてなる。

光照射手段からの照射光は、光導波路部材９０２の長手方向に沿った第１主面９０２ａに向けて照射され、光導波路９０４ａを透過した照射光は、蛍光体層９０５に入射される。蛍光体層９０５に入射された照射光は、蛍光体層９０５内に分散されている蛍光体粒子により波長変換され、波長変換された光は光導波路部材９０２内を進行する。光センサ９０６の受光面は、第１主面９０２ａと対向する第２主面９０２ｂに向けられており、蛍光体粒子により波長変換された光は第２主面９０２ｂを介して光センサ９０６の受光面に入光する。そして、蛍光体粒子により波長変換された光を各光センサ９０６が検知し、各光センサ９０６で検知した光強度に基づき、照射光の照射位置を検出する。

米国特許第８４１０４２１号明細書 特許第４１２９１６８号公報 特許第４７９０９３０号公報

特許文献１に係る位置検出装置９０１では、照射光の照射方向である第２主面９０２ｂを向くように光センサ９０６の受光面が配置されている。そのため、照射光が第１主面９０２ａ１における光センサ９０６の直上付近に対応する領域９０２ａ１に照射された場合には、光センサ９０６の受光量が飽和するおそれ、すなわち、光センサ９０６における検知飽和を引き起こすおそれがある。複数個の光センサ９０６で散乱後の照射光を検知した場合に、いずれかの光センサ９０６において受光量が飽和すると、照射光の照射位置を正確に検出できないおそれがある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、照射光の照射位置をより正確に検出することが可能な位置検出装置等を提供することを目的とする。

本明細書に開示される位置検出装置等は、照射光の照射位置を検出する位置検出装置であって、内部に光散乱材を含む板状であり、第１主面に照射光が照射される光導波路部材と、前記第１主面を介して前記光導波路部材に入光し前記光散乱材により散乱された光を検知する複数の光センサと、を備え、前記各光センサの受光面は、前記光導波路部材の前記第１主面とこれに対向する他方の第２主面とに交差する側面に向けられている。

蛍光体層９０５に入射した照射光は、全てが散乱されるのではなく、一部は散乱されずに光導波路９０４ｂを透過し、光導波路部材９０２の外部へ出て行く。特許文献１に係る構成では、光センサ９０６の受光面が第２主面９０２ｂを向いているため、光センサ９０６の直上付近に対応する領域９０２ａ１に照射光が照射された場合には、散乱された照射光と、散乱されずに光導波路部材９０２を透過した照射光の両方が光センサ９０６に入光する。

一方、本明細書に開示される位置検出装置等では、光センサの受光面が、光導波路部材の第１主面とこれに対向する他方の第２主面とに交差する側面に向けられている。このため、光導波路部材の第１主面における領域９０２ａ１に対応する領域に照射光が照射された場合であっても、基本的には散乱された照射光だけが光センサに入光する。このように、本明細書に開示される位置検出装置等の構成によれば、光導波路部材の主面における光センサに近接する領域に照射光が照射された場合でも、特許文献１に係る構成と比較して、光センサの受光量は少なく抑えられる。したがって、光センサにおける検知飽和を引き起こすおそれが少なくなる。

以上説明したように、本明細書に開示される位置検出装置等によれば、照射光の照射位置をより正確に検出することが可能となる。

第１の実施形態に係る画像表示システム１０００の外観を示す模式図である。 第１の実施形態に係る画像表示システム１０００の全体構成を示すブロック図である。 （ａ）位置検出装置１１１の構成を示す斜視図と、（ｂ）位置検出装置１１１の構成を示す上面図と、（ｃ）位置検出装置１１１の構成を示す側面図と、（ｄ）図３（ａ）におけるＡ−Ａ線矢視断面図である。 照射位置が光センサの直上付近である場合の、第１の実施形態における光センサの検知信号の減衰特性と、比較例における光センサの検知信号の減衰特性を示す図である。 比較例の場合における、照射光が光センサに入光する仕組みを模式的に示す図である。 第１の実施形態の場合における、照射光が光センサに入光する仕組みを模式的に示す図である。 第１の実施形態に係る位置検出装置による光検出特性の改善効果を示す図である。 光強度がガウス分布である照射光の半値幅を広げた場合の光検出特性の改善効果を示す図である。 画像表示システムの使用態様の第１例を示す図である。 画像表示システムの使用態様の第２例を示す図である。 （ａ），（ｂ）画像表示システムの使用態様の第３例を示す図である。 画像表示システムの使用態様の第４例を示す図である。 第２の実施形態に係る位置検出装置２１１の構成を示す模式図である。 第２の実施形態に係る位置検出装置の他の構成例を示す模式図である。 第２の実施形態に係る位置検出装置の他の構成例を示す模式図である。 第２の実施形態に係る位置検出装置の他の構成例を示す模式図である。 第３の実施形態に係る位置入力装置３０の構成および使用態様の一例を示す模式図である。 第４の実施形態に係る位置検出装置の構成および使用態様の一例を示す模式図である。 （ａ）特許文献１に係る位置検出装置９０１の構成を示す斜視図と、（ｂ）特許文献１に係る位置検出装置９０１の構成を示す上面図と、（ｃ）特許文献１に係る位置検出装置９０１の構成を示す側面図である。

≪第１の実施形態≫
［概略構成］
図１は、第１の実施形態に係る画像表示システム１０００の外観を示す模式図である。図２は、第１の実施形態に係る画像表示システム１０００の全体構成を示すブロック図である。図１，図２に示すように、画像表示システム１０００は、位置入力装置１０と表示装置ＤＤ１を備える。画像表示システム１０００は、位置指定装置ＰＤ１からのビーム光ＢＭ１により指し示された指示位置ＰＴ１を検出するとともに、当該検出結果に基づく情報を表示画面に表示するものである。

［位置入力装置１０］
図１，図２に示すように、位置入力装置１０は、位置指定装置ＰＤ１、４つの位置検出装置１１１〜１１４、および検知結果処理部ＰＲを備える。
＜位置指定装置ＰＤ１＞
位置指定装置ＰＤ１は、図１に示すように、照射光ＩＬ１を出射する光照射手段である。位置指定装置ＰＤ１としては、例えば、レーザポインタ等を用いることができる。

位置指定装置ＰＤ１から照射される照射光ＩＬ１は、ビーム光ＢＭ１、スリット光ＳＬ１，ＳＬ２を含む。ビーム光ＢＭ１は、位置入力者ＯＰが指し示す指示位置ＰＴ１を位置入力者ＯＰや表示装置ＤＤ１を見る他者に明示させるためのものである。また、２つのスリット光ＳＬ１，ＳＬ２は、指示位置ＰＴ１を中心に拡散するスリット光であり、表示装置ＤＤ１の表示領域外にも拡散する。２つのスリット光ＳＬ１，ＳＬ２は互いに直交しており、位置指定装置ＰＤ１からは十文字のスリット光が照射されることになる。

ビーム光ＢＭ１の波長は特に限定されないが、位置入力者ＯＰおよび表示装置ＤＤ１を見る他者の利便性の観点から、ビーム光ＢＭ１は可視光とすることが望ましい。一方、スリット光ＳＬ１，ＳＬ２は、指向性の高い光が望ましく、例えば、レーザ光やＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）光等が挙げられる。ここで、位置入力者ＯＰが指し示す指示位置ＰＴ１と、４つの位置入力装置１０により検出された指示位置ＰＴ１とが一致しない場合がある。位置入力装置１０により検出された指示位置ＰＴ１を表示装置ＤＤ１に表示させる場合であって、このような不一致が起こり得る場合には、ビーム光ＢＭ１を可視光としないこととするか、ビーム光ＢＭ１自体を出射しないこととしてもよい。

また、スリット光ＳＬ１，ＳＬ２の波長は、後述する蛍光体１２２を励起可能なものである必要があり、例えば、０．３〜１．５［μｍ］といった近紫外から近赤外の波長域の光を用いることができる。さらに、位置入力者ＯＰおよび表示装置ＤＤ１を見る他者の利便性の観点から、スリット光ＳＬ１，ＳＬ２は可視光としないことが望ましい。
＜位置検出装置１１１〜１１４＞
位置検出装置１１１〜１１４は、光照射手段としての位置指定装置ＰＤ１から照射される照射光ＩＬ１の一部であるスリット光ＳＬ１，ＳＬ２の照射位置を検出するものである。図１および図２に示すように、位置検出装置１１１〜１１４は、表示装置ＤＤ１における表示領域の周囲に配置されている。

図２に示すように、位置検出装置１１１は、光導波路部材１２０１と光センサ部１３０１とを含む。同様に、位置検出装置１１２は光導波路部材１２０２と光センサ部１３０２とを含み、位置検出装置１１３は光導波路部材１２０３と光センサ部１３０３とを含み、位置検出装置１１４は光導波路部材１２０４と光センサ部１３０４とを含む。
位置検出装置１１１〜１１４は、光導波路部材１２０１〜１２０４の長手方向に沿った長さが異なるのみで、基本的な構成は同じである。以下、光導波路部材１２０１〜１２０４について、これらを特に区別しない場合は、単に「光導波路部材１２０」と記載する。また、光センサ部１３０１〜１３０４についても、これらを特に区別しない場合は、単に「光センサ部１３０」と記載する。さらに、以下の説明においては、位置検出装置１１１のみを取り上げて説明する。

図３は、第１の実施形態に係る位置検出装置１１１の構成を示す図である。図３（ａ）は、位置検出装置１１１の構成を示す斜視図であり、図３（ｂ）は上面図である。図３（ｃ）は側面図であり、図３（ｄ）は図３（ａ）におけるＡ−Ａ線矢視断面図である。
（光導波路部材１２０）
光導波路部材１２０は、位置指定装置ＰＤ１からのスリット光ＳＬ１，ＳＬ２の照射を受け付ける板状の部材である。光導波路部材１２０は、図３（ｄ）に示すように、光導波路１２１と蛍光体１２２とを有する。

・光導波路１２１
光導波路１２１は、光導波路部材１２０の基材となるものである。光導波路１２１のＺ軸方向における上面に相当する面である第１主面１２１ａにスリット光ＳＬ１，ＳＬ２が照射される。光導波路１２１は、蛍光体１２２により散乱されたスリット光ＳＬ１，ＳＬ２を光センサ部１３０まで導く機能を果たす。光導波路１２１は、透明樹脂等の透光性材料で構成されている。透明樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッソ樹脂、シリコーン・エポキシのハイブリッド樹脂、ユリア樹脂等を用いることができる。

・蛍光体１２２
蛍光体１２２は、光導波路１２１の内部に含まれる光散乱材であり、光導波路部材１２０内へ入光されたスリット光ＳＬ１，ＳＬ２により励起されるものである。蛍光体１２２は、光導波路１２１を構成する透光性材料全体に亘って略均等に分散されている。蛍光体１２２は、第１主面１２１ａに照射されたスリット光ＳＬ１，ＳＬ２の進行方向を光導波路部材１２０の導光方向、すなわちＸ方向およびＹ方向に変える機能を果たすものである。

ここで、「光散乱材」とは、光導波路部材に入光したスリット光そのものの進行方向を変える部材のほか、光導波路部材に入光したスリット光を基に、当該スリット光の進行方向とは異なる進行方向の光を新たに生成する部材も含むものとする。本実施形態に係る光散乱材は蛍光体であり、蛍光体は後者の場合に相当する。
なお、光散乱材が存在しない場合、光導波路部材１２０に入射したスリット光ＳＬ１，ＳＬ２は略全て、第２主面１２１ｂで反射されて第１主面１２１ａから光導波路部材１２０の外部へ漏出するか、光導波路部材１２０を透過して第２主面１２１ｂから光導波路部材１２０の外部へ漏出してしまう。そのため、最終的には、スリット光ＳＬ１，ＳＬ２が光導波路部材１２０の内部に入光しない。しかしながら、光導波路部材１２０の内部に光散乱材としての蛍光体１２２が分散されていことで、第１主面１２１ａに入射したスリット光ＳＬ１，ＳＬ２は、蛍光体１２２を励起するために用いられる。そして、励起された蛍光体１２２が発光し、この光が光導波路部材１２０内に入光することで、スリット光ＳＬ１，ＳＬ２を間接的に光導波路部材１２０内で伝搬させることが可能となる。

蛍光体１２２は、スリット光ＳＬ１，ＳＬ２により励起されることで、光センサ１３１の検知範囲内の波長の光を発するものであればよい。スリット光ＳＬ１，ＳＬ２の発光色を青色もしくは紫色とすることで、黄色蛍光体を含有する蛍光塗料、緑色蛍光体と赤色蛍光体とを含有する蛍光塗料等の、一般的な蛍光塗料を用いることができる。
黄色蛍光体としては、例えば、（Ｙ，Ｇｄ）₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ³⁺、Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ³⁺，Ｐｒ³⁺、（Ｔｂ，Ｇｄ）₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ³⁺、（Ｓｒ，Ｂａ）₂ＳｉＯ₄：Ｅｕ²⁺、（Ｓｒ，Ｃａ）₂ＳｉＯ₄：Ｅｕ²⁺、ＣａＳｉ₂Ｏ₂Ｎ₂：Ｅｕ²⁺、Ｃａ−α−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ²⁺、Ｙ₂Ｓｉ₄Ｎ₆Ｃ：Ｃｅ³⁺、ＣａＧａ₂Ｓ₄：Ｅｕ²⁺等が挙げられる。

緑色蛍光体としては、例えば、Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ³⁺、Ｔｂ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ³⁺、ＢａＹ₂ＳｉＡｌ₄Ｏ₁₂：Ｃｅ³⁺、Ｃａ₃Ｓｃ₂Ｓｉ₃Ｏ₁₂：Ｃｅ³⁺、（Ｂａ，Ｓｒ）₂ＳｉＯ₄：Ｅｕ²⁺、ＣａＳｃ₂Ｏ₄：Ｃｅ³⁺、Ｂａ₃Ｓｉ₆Ｏ₁₂Ｎ₂：Ｅｕ²⁺、β−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ²⁺、ＳｒＧａ₂Ｓ₄：Ｅｕ²⁺等が挙げられる。
赤色蛍光体としては、例えば、Ｃａ−α−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ²⁺、ＣａＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ²⁺、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ²⁺、Ｓｒ₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ²⁺、Ｓｒ₂（Ｓｉ，Ａｌ）₅（Ｎ，Ｏ）₈：Ｅｕ²⁺、ＣａＳ：Ｅｕ²⁺、Ｌａ₂Ｏ₂Ｓ：Ｅｕ³⁺等が挙げられる。

さらに、蛍光体１２２として、スリット光ＳＬ１，ＳＬ２により励起されることで、赤色光や近赤外光を発する蛍光体を用いることとしてもよい。後述するように、光センサ部１３０はシリコンセンサ等で構成することができるが、赤色光や近赤外光は、シリコンセンサにおける感度が高い。したがって、光散乱後の光を光センサ部１３０で効率的に検知できる結果、位置検出装置１１１の検出感度を向上させることが可能である。

光導波路部材１２０は、例えば、上述した透明樹脂に蛍光体粒子を分散させた蛍光導光フィルム等で形成でき、このような方法によれば、低コストで光導波路部材１２０を形成することができる。また、特許文献１の構成のように、２枚の透明樹脂フィルムの間に光散乱材を含む層を介挿することとしてもよい。
（光センサ部１３０）
光センサ部１３０は、複数の光センサ１３１からなる。光センサ１３１はそれぞれ光導波路部材１２０の端部に配置されており、第１主面１２１ａを介して光導波路部材１２０に入光し光散乱材により散乱された光、すなわち、蛍光体１２２から発せられた光を検知する。本実施形態に係る光センサ部１３０の受光面１３１ａは、光導波路部材１２０の第１主面１２１ａとこれに対向する他方の第２主面１２１ｂとに交差する側面１２１ｃに向けられている。光センサ部１３０は、各光センサ１３１における散乱後の光の検知結果を検知結果処理部（図２）に出力する。光センサとしては、例えばシリコンセンサ等を用いることができる。

＜検知結果処理部ＰＲ＞
図２に戻り、各光センサ１３１の出力端子に接続された検知結果処理部ＰＲは、光センサ部１３０１〜１３０４から出力された検知結果に基づき、指示位置ＰＴ１（図１）を算出する。そして、検知結果処理部ＰＲは、この指示位置ＰＴ１に関する情報に基づき、表示装置ＤＤ１に表示させる画像に関する画像信号を生成し、表示装置ＤＤ１の制御部ＣＮに出力する。

［表示装置ＤＤ１］
表示装置ＤＤ１は、例えば、液晶表示装置、有機ＥＬ（ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示装置、プラズマ表示装置、投影型表示装置等である。本実施形態では、アクティブマトリクス駆動型の表示装置を例示している。図２に示すように、表示装置ＤＤ１は、表示パネルＤＰ、制御部ＣＮおよび駆動回路ＤＣ１〜ＤＣ４を含む。

表示パネルＤＰは、位置入力装置１０の検知結果処理部ＰＲから入力される、指示位置ＰＴ１に関する情報に基づいた画像を表示するものである。表示パネルＤＰに含まれる各画素には、アクティブマトリクス方式で駆動させるための薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が形成されている。これらのＴＦＴは、駆動回路ＤＣ１〜ＤＣ４に接続されている。
制御部ＣＮは、検知結果処理部ＰＲからの指示位置ＰＴ１に関する情報を基に、各画素のＴＦＴを駆動制御するための制御信号を生成し、駆動回路ＤＣ１〜ＤＣ４に出力する。駆動回路ＤＣ１〜ＤＣ４は、制御部ＣＮからの制御信号を基に、各ＴＦＴの動作を制御する。

［光センサにおける検知飽和の低減効果に関する考察］
光センサの直上付近に照射した際に、照射光の波長に対応した光導波路部材９０２の透過率に応じて、蛍光以外の光として透過光が余分に検出されてしまう。図３に示す第１の実施形態のように光センサを配置すれば、透過光は検出されなくなり、図４に模式的に示す光検出特性が得られる。

図４は、照射位置が光センサの直上付近である場合の、第１の実施形態における光センサの検知信号の減衰特性と、比較例における光センサの検知信号の減衰特性を示す図である。図４において第１の実施形態における光検出特性を実線で、比較例における光検出特性を破線で示す。光検出特性とは、照射光（スリット光ＳＬ１，ＳＬ２）の照射位置が光センサから離間することによる、光センサに入光する蛍光の光強度の減衰度合いを示す。光検出特性を示すグラフにおいて、横軸は、照射位置と光センサとの距離を示し、縦軸は、蛍光の光強度が光センサにより電圧に変換された信号強度を示す。

照射光の照射位置が光センサと近接している場合には、図４において矢印で示しているように、実施形態では比較例と比較して信号強度が弱くなる。第１の実施形態に係る位置検出装置においてこのような減衰特性となる理由を、図５および図６を用いて説明する。
図５は、比較例の場合における、照射光が光センサに入光する仕組みを模式的に示す図である。図５では、特許文献１に係る位置検出装置９０１における光センサ９０６付近の模式断面図を示している。

第１主面９０２ａ１における光センサ９０６の直上付近に対応する領域９０２ａ１に照射された照射光Ｌ９１は、一部は光散乱材により散乱され、他の一部は光散乱材により散乱されずに光導波路部材９０２を透過し第２主面９０２ｂから外部へ漏出する。照射光Ｌ９１のうち光散乱材により散乱された光をＬ９２で、照射光Ｌ９１のうち光散乱材により散乱されなかった光をＬ９３で示している。また、光センサ９０６の受光面９０６ａは、第２主面９０２ｂに向けられている。そのため、図５に示すように、受光面９０６ａには、光センサ９０６に本来入光されるべき光Ｌ９２だけでなく、散乱されなかった光Ｌ９３も入光してしまう。したがって、比較例に係る構成では、光センサ９０６に入光するのは光Ｌ９２および光Ｌ９３となる。

一方、図６は、第１の実施形態の場合における、照射光が光センサに入光する仕組みを模式的に示す図である。図６では、第１の実施形態に係る位置検出装置１１１における光センサ１３１付近の模式断面図を示している。また、図６において、比較例における領域９０２ａ１に対応する光導波路部材１２０の第１主面１２１ａ上の領域を領域１２１ａ１で示している。

光センサ１３１の受光面１３１ａに近接する領域１２１ａ１に照射された照射光Ｌ１は、照射光Ｌ９１と同様に、一部は光散乱材により散乱され、他の一部は光散乱材により散乱されずに光導波路部材１２０を透過し第２主面１２１ｂから外部へ漏出する。Ｌ２は、照射光Ｌ１のうち光散乱材により散乱された光であり、Ｌ３は照射光Ｌ１のうち光散乱材により散乱されなかった光である。しかしながら、光センサ１３１の受光面１３１ａは、第１主面１２１ａとこれに対向する第２主面１２１ｂに挟まれた側面に向けられているため、比較例とは異なり、基本的には本来入光されるべき光Ｌ２のみが受光面１３１ａに入光する。したがって、光センサ１３１に入光する光は光Ｌ２であり、比較例に係る光センサ９０６に入光する光よりも少なくなる。

他方、図５に示す領域９０２ａ２は、第１主面９０２ａ１における光センサ９０６が存在しない領域に対応する領域であり、図６に示す領域１２１ａ２は、光導波路部材１２０の第１主面１２１ａにおける、比較例における領域９０２ａ２に対応する領域である。図５，図６に示すように、比較例および実施形態ともに、領域９０２ａ２に照射された照射光Ｌ９４および領域１２１ａ２に照射された照射光Ｌ４は、光散乱材により散乱されるか否かに関わらず、基本的には光センサには入光しない。そのため、図４に示したように、照射位置が光センサから一定距離以上離れている場合には、実施形態と比較例とで信号強度に変わりがないことになる。

以上説明したように、第１の実施形態に係る位置検出装置１１１によれば、比較例に係る構成と比較して、領域１２１ａ１に照射光が照射された場合の信号強度は弱められる。光センサ１３１に近接する領域１２１ａ１に照射光が照射された場合の検出飽和を防止することができる。
［光取り出し効率向上の確認実験］
屈折率が高い物質から低い物質へ光が入射した際、全反射による光閉じ込めにより、ロスが発生する。図３に示す第１の実施形態のように光センサを配置すれば、全反射ロスが少なく、光取り出し効率が向上し、より適正な光検出特性が得られると予想される。そこで、光取り出し効率向上の効果について確認実験をおこなった。

光センサモジュールとして浜松ホトニクス社製ＡＰＤモジュールＣ５３３１−０３を、ラインレーザモジュールとしてオーディオテクニカ社製ラインレーザモジュールＳＵ−６３Ｅ−４０５−１０Ｂを、ファンクションジェネレーターとしてＮＦ社製パルス発生器ＷＦ１９４３−１ＣＨを、オシロスコープとして横河電機社製オシロスコープＤＫ１７４０ＥＬを用いた。

光センサの配置位置による光取り出し効率の変化を調べるにあたり、差をより定量的に評価するために、光センサモジュールの信号増幅率をできるだけ高く設定することが望ましい。しかし、光センサの検知信号をオペアンプや光電子増倍管などにより信号増幅する際、増幅率を上げ過ぎると背景放射や熱ゆらぎによるＳ／Ｎ比の劣化を招くおそれがある。本実験においては、Ｓ／Ｎ比の劣化を配慮しつつ、オペアンプによる増幅率をできるだけ高く設定した。また、光センサ部の劣化・損傷を抑制し、検知飽和を起こさないようにするために、レーザの直接入射を避け、照射位置と光センサの位置を一定距離（約５［ｍｍ］）以上離した状態で測定をおこなった。

レーザは１６０Ｈｚ、パルス幅１［ｍｓｅｃ］のパルスモード（９［Ｖ］／０．１［Ａ］）で出力した。市販の緑蛍光フィルムを使用して、４０５［ｎｍ］の照射光を５５０［ｎｍ］付近にピークがある蛍光に波長変換し、光センサの配置位置を変えて光強度の計測をおこなった。使用した光センサの最大感度波長は８００［ｎｍ］であり、光源の波長４０５［ｎｍ］に対して感度がゼロであるため、透過光があったとしても光センサにより検出されることはない。本実験においては、受光面を側面に向けて配置することによる透過光の入射防止効果については、前段の考察により自明であるとして、光取り出し効率向上による減衰特性の改善に主眼を置いたため、光源の波長４０５［ｎｍ］に感度がない光センサを用いた。

図７は、第１の実施形態に係る位置検出装置による光検出特性の改善効果を示す図である。第１の実施形態における実測値に対する指数関数による近似曲線を実線で、比較例における実測値に対する指数関数による近似曲線を破線で示す。図７に示すように、照射光の照射位置がどの領域であるかに関わらず、第１の実施形態における信号強度は、比較例における信号強度よりも強いことがわかる。

光導波路部材の内部で蛍光に波長変換された光は、光導波路部材の厚み方向（Ｚ軸方向）ではなく、第１主面および第２主面での反射を繰り返しながら長手方向（Ｙ軸方向）または短手方向（Ｘ軸方向）にも伝播する。全反射ロスを考慮すると、側面から脱出する割合のほうが第１主面および第２主面から脱出する割合よりも大きくなる。
また、一般的な室内照明（パナソニック製 ４０型直管蛍光灯・昼光色・ラピッドスタート式 ＦＬＲ４０ＳＥＸＮＭＸ３６）の照度下３００［ｌｘ］の環境にて、検証実験で用いた光センサにより検出された環境光のピーク信号強度は６０４［ｍＶ］であった。環境光のピーク信号強度よりも高い信号強度が得られなければ、環境光と蛍光を区別することができず、正確な照射位置の検出ができなくなる。

照射位置から離れた場所での信号強度を上げることができれば、より少ない光センサの配置数で照射位置の検出が可能であることを示している。別の考え方をすれば、第１の実施形態の構成によれば、照射光の出力を安全性向上のために下げられる可能性がある。光源の電力消費を低減する効果も期待できる。
環境光の影響を排除する方法として、照射光より長い波長の光を遮断するフィルタを光導波路部材の第１主面に配置する方法が考えられるが、第１の実施形態に係る構成によれば、このようなフィルタを配置することなく、環境光の影響を受けつつも照射位置の検出をおこなうことができる。

［線状照射光の線幅の影響確認］
本実施形態のように、光照射手段から照射される照射光を線状とする場合、照射光の線幅は特に限定されない。しかしながら、用いる照射光の線幅により、得られる光検出特性は異なる。照射光の線幅を変えた場合の光センサによる光検出特性を、蛍光導光フィルムの光学特性に基づき、算出をおこなった。

照射光の線幅が限りなくゼロに近い場合を想定し、蛍光の光センサによる信号強度が１／ｅとなる導光距離をＤとすると、距離Ｄは蛍光導光フィルムに固有の値であり、蛍光粒子の分散密度や光導波路部材の光学特性によって決まる。
照射光の強度分布をガウス分布として、積分強度を一定に保ったまま、ガウス分布の半値幅を変化させて、光検出特性が半値幅によりどのように変化するかを計算した。ガウス分布の半値幅、強度分布を有する照射光の中心位置と光センサの距離を、いずれも距離Ｄで無次元化した。

図８は、光強度がガウス分布である照射光の半値幅を広げた場合の光検出特性の改善効果を示す図である。横軸は強度分布を有する照射光の中心位置と光センサの無次元化された距離、縦軸は光センサの相対信号強度を示す。相対信号強度は、照射光の線幅を無限小とし、かつ、照射位置と光センサの距離が０である場合の信号強度を１．０とした相対値を示す。照射光の線幅を０とした場合の光検出特性を一点鎖線で、線幅を１とした場合を破線で、線幅を２とした場合を実線で、線幅を３とした場合を太線で示す。

照射光の半値幅を広げると、照射位置と光センサの距離が近い時の信号強度が緩和されていることがわかる。光センサの信号強度は、光導波路部材を導光してきた光を積算したものであり、照射光の線幅を広げれば広げるほど、照射位置と光センサの距離が近い時の積算の信号強度を緩和することができる。
また、照射位置と光センサの距離が離れている場合には、照射光の線幅を広げると、積算された信号強度は強くなる。ガウス分布の裾部分の導光距離が短くなったことによる効果と考えられる。

上述のように、照射光の線幅を適宜選択することで、光検出特性をより適正な方向に改善することができる。付随効果として、ヒトの瞳孔開口（約７［ｍｍ］である）よりも広い線幅の照射光を用いれば、ヒトの目に対する安全性の改善も期待できる。但し、照射位置を正確に検出する観点から、照射光の波長、蛍光導光フィルムの蛍光粒子の分散密度などを調整し、距離Ｄをヒトの瞳孔開口よりも大きくして、照射光の広がり幅を距離Ｄに対して同等か２倍程度の範囲内にすることが望ましい。このようにすることで、照射位置が光センサと近接している場合と離間している場合とで光センサによる信号強度の差が小さくなり、照射位置を正確に検出できなくなるおそれを低減することができる。

［まとめ］
本実施形態に係る位置検出装置では、光センサの受光面が、光導波路部材１２０の第１主面１２１ａとこれに対向する第２主面１２１ｂとに交差する側面１２１ｃに向けられている。このため、光導波路部材１２０の第１主面１２１ａにおける領域１２１ａ１に照射光が照射された場合であっても、基本的には散乱された照射光だけが光センサ１３１に入光する。このように、光センサに近接する領域１２１ａ１に照射光が照射された場合でも、特許文献１に係る構成と比較して、光センサの受光量は少なく、光センサにおける検知飽和を引き起こすおそれが少なくなる。

また、光導波路部材ら外部へ脱出する光を光センサで検知するに際して、屈折率が高い物質から低い物質へ光が脱出するときの全反射ロスを考慮すると、受光面を第２主面１２１ｂに向けて配置するよりも、側面１２１ｃに向けて配置したほうが、光取り出し効率は高くなる。よって、本実施形態に係る位置検出装置によれば、光センサにおける光取り出し効率を向上させることができる。

特許文献１の構成に対しては、領域９０２ａ１付近の第１主面９０２ａ表面にだけ、直接の照射光を減衰させる減衰層を設ける手段が考えられる。しかし、他の光センサ９０６により検知される光強度も同時に下がってしまうため、導波光を検出できる光センサ９０６の個数が減り、位置検出の精度が劣化するという課題を有する。光センサ９０６の検出感度そのものを下げる手段も考えられるが、同じように導波光を検出できる光センサ９０６の個数が減り、位置検出の精度が劣化するという新たな課題が生じる。

また、第２主面９０２ｂの表面に、蛍光体によって波長変換された光だけを選択的に透過させる層を設けるという手段も考えられる。しかし、材質の異なる膜を新たに積層することにより、材料コストが増大するとともに、蛍光の透過率の面内ばらつきに起因する歩留まり劣化により、製造コストも増大する。
さらに、照射光の波長に対して感度が低く、蛍光の波長に対しては感度が高い光センサ９０６を用いる方法も考えられる。しかし、光センサの感度特性のばらつきを所定の範囲内に揃えることは非常に困難である。

一方、本実施形態に係る構成によれば、これらの問題が招来することなく、光センサにおける検知飽和を引き起こすおそれを低減し、照射光の照射位置をより正確に検出することが可能となる。
［画像表示システムの使用態様］
＜第１例＞
図９は、画像表示システムの使用態様の第１例を示す図である。第１例は、図１で示した画像表示システム１０００を電子黒板として用いる例である。図９に示すように、表示装置ＤＤ１における表示領域の四辺に４つの位置検出装置１１１〜１１４が配置されている画像表示システム１０００を用いている。

図９に示すように、位置指定装置ＰＤ１からの照射光のうち、スリット光ＳＬ１は位置検出装置１１１，１１２に照射されており、位置検出装置１１１，１１２により、スリット光ＳＬ１の照射位置を示す２点の位置座標が特定される。一方、スリット光ＳＬ２は位置検出装置１１１，１１３に照射されており、位置検出装置１１１，１１３により、スリット光ＳＬ２の照射位置を示す２点の位置座標が特定される。

検知結果処理部ＰＲ（図２）は、スリット光ＳＬ１の照射位置を示す２点の位置座標を結ぶ線分と、スリット光ＳＬ２の照射位置を示す２点の位置座標を結ぶ線分との交点に基づき、位置入力者ＯＰが指し示す指示位置ＰＴ２を検出する。そして、指示位置ＰＴ２に関する情報を、表示装置ＤＤ１の制御部ＣＮ（図２）に出力する。表示装置ＤＤ１は、検出された指示位置ＰＴ２の軌跡である画像ＩＭ１を表示領域に表示させる。

＜第２例＞
第１例のように画像表示システムを電子黒板として用いる場合は、比較的高い指示位置ＰＴ２の検出精度が要求されるため、表示装置ＤＤ１の四辺に４つの位置検出装置１１１〜１１４を配置していた。第２例では、指示位置ＰＴ２の高い検出精度が要求されず、位置入力者ＯＰが指定する指示位置の大まかな位置が特定できれば足りるような場合の例について説明する。

図１０は、画像表示システムの使用態様の第２例を示す図である。第２例は、画像表示システムを、例えばハンバーガーショップの注文画面として用いる例である。図１０に示す画像表示システム１０００Ａでは、表示装置ＤＤ１の上辺および下辺に２つの位置検出装置１１１，１１３が配置されている。画像表示システム１０００Ａは、例えば、ハンバーガーショップの注文カウンターや、注文カウンター後方の壁面における上方等に設置されるものである。

表示装置ＤＤ１には、一例として、「Ａセット」〜「Ｆセット」の６つのハンバーガーセットを示す画像ＩＭ２が表示されている。位置入力者ＯＰ（本例では注文者）は、６つのハンバーガーセットの中から注文を希望するハンバーガーセットを、位置指定装置ＰＤ１を用いて指示位置ＰＴ３として指し示すことで指定する。指示位置ＰＴ３に関する情報は、表示装置ＤＤ１に出力され、表示装置ＤＤ１はこの情報に基づき、指定したハンバーガーセットを点滅表示または拡大表示する等して、位置入力者ＯＰに注文が完了したことを明示する。

表示装置ＤＤ１の表示画面には６つのハンバーガーセットが表示されていることから、Ａセットが表示されている領域，Ｂセットが表示されている領域，・・・，Ｅセットが表示されている領域，Ｆセットが表示されている領域の６つの領域に分かれている。本例では、６個の領域におけるどの領域に指示位置ＰＴ３が存在するかが検出できればよく、電子黒板の場合とは異なり、指示位置ＰＴ３の高い検出精度は不要である。

＜第３例＞
第１例および第２例では、表示装置ＤＤ１における表示領域の周囲に位置検出装置が配されている例について説明したが、これに限定されない。また、位置指定装置ＰＤ１からは、位置入力者ＯＰが指し示す指示位置を明示するビーム光と、指示位置を中心に拡散するスリット光とが照射され、位置検出装置はスリット光が照射された位置を検出することとしたが、これに限定されない。

図１１は、画像表示システムの使用態様の第３例を示す図である。図１１に示す画像表示システム１０００Ｂでは、位置検出装置１１５が表示装置ＤＤ１における表示領域の前面に配置されている。位置検出装置１１５の構成は、図３で説明した位置検出装置１１１と同様である。
図１１（ａ）に示すように、表示装置ＤＤ１の表示領域には、画像ＩＭ３と、表示画像の大きさを指定するためのボリュームバーＶＢの２つの画像が表示されている。また、位置指定装置ＰＤ２から照射される照射光ＩＬ２は、位置入力者ＯＰが指し示す指示位置ＰＴ４を明示するためのビーム光のみであり、第１例や第２例のようにスリット光は出射されない。

図１１（ａ）では、位置入力者ＯＰが指し示す指示位置ＰＴ４は、ボリュームバーＶＢにおける下から５段階目付近に位置する。位置検出装置１１５は、位置入力者ＯＰが指し示す指示位置ＰＴ４の位置座標を検出する。そして、この検出結果に基づき、表示装置ＤＤ１は位置入力者ＯＰが指し示す段階に応じた大きさの画像、すなわち、ボリュームバーＶＢにおける下から５段階目に応じた大きさの画像ＩＭ３を表示する。このように、位置検出装置１１５は、ビーム光である照射光ＩＬ２の照射位置を検出する。

そして、位置入力者ＯＰが、画像ＩＭ３の大きさを拡大表示させたいと考えているとする。そうした場合、位置入力者ＯＰは、図１１（ｂ）に示すように、ボリュームバーＶＢにおける図１１（ａ）にて指し示した段階よりも高い段階を指し示す。図１１（ｂ）では、位置入力者ＯＰの指し示す指示位置ＰＴ５が、ボリュームバーＶＢにおける下から１４段階目付近に位置している例を示している。位置検出装置１１５は指示位置ＰＴ５の位置座標を検出し、表示装置ＤＤ１は、画像ＩＭ３を位置入力者ＯＰが指し示す段階に拡大した画像ＩＭ４を表示する。

上述したように、光導波路は、アクリル等の透明樹脂フィルムで形成することができる。また、後述する第２の実施形態に係る位置検出装置では、遮光部材を有しない。これらの実施形態によれば、位置検出装置が表示装置における表示領域の前面に配置されている場合であっても、表示装置による画面表示の妨げとならない。
なお、ボリュームバーＶＢは、表示画像の大きさを指定するものに限定されず、例えば、表示装置ＤＤ１における表示領域の輝度や、表示装置ＤＤ１のスピーカから出力される音声の音量を指定するものであってもよい。

＜第４例＞
図１２は、画像表示システムの使用態様の第４例を示す図である。第４例は、図１で示した画像表示システム１０００をシューティングゲーム機として用いる例である。図１２に示すシューティングゲームは、カツオの漁場を舞台に、漁場の海を自由に泳ぎ回るカツオを次々と釣り上げるという快感を味わうゲームである。表示装置ＤＤ１の表示領域には、位置入力者ＯＰが挑戦している漁場、当該漁場の難易度、当該漁場を自由に泳ぐカツオ、捕獲したカツオ量、捕獲したカツオから何人前のタタキをこしらえることができるか等を示す画像ＩＭ５が表示されている。

位置入力者ＯＰが指し示した指示位置ＰＴ６の検出方法は、第１例で説明した通りである。検知結果処理部ＰＲ（図２）で検出された指示位置ＰＴ６は、ネコの手として表示装置ＤＤ１に表示される。そして、ネコの手と重なっているカツオが、めでたく釣り上げられることになる。
≪第２の実施形態≫
図１３は、第２の実施形態に係る位置検出装置２１１の構成を示す模式図である。なお、以降の図において、第１の実施形態に係るものと同様の構成については同符号を付し、説明を省略する。

図１３に示すように、位置検出装置２１１は、光導波路部材２２０と光センサ部２３０を備える。光導波路部材２２０は、光導波路２２１と、光導波路２２１の内部に分散された不図示の光散乱材とを含む。位置指定装置からの照射光は、光導波路２２１の第１主面２２１ａに照射される。
光センサ部２３０は、複数の光センサ２３１を含み、各光センサ２３１は光導波路２２１の側面２２１ｃに設けられている。本実施形態に係る位置検出装置２１１は、光センサ２３１の配置に特徴がある。すなわち、光導波路部材２２０は、各光センサ２３１の受光面の面する側面２２１ｃを含む端部２２１ｄが、第２主面２２１ｂ側へ折り曲げられた形状である。特に、本実施形態においては、光センサ２３１は、表示装置ＤＤ１の背面側に配置されている。

ここで、「光導波路の端部が第２主面側へ折り曲げられている」とは、折り曲げられる前の光導波路における第１主面から第２主面へ向かう方向へ、光導波路の端部が折り曲げられていることをいう。図１３において、折り曲げられる前の光導波路における第１主面から第２主面へ向かう方向を、太矢印で示している。
端部２２１ｄが第２主面２２１ｂ側へ折り曲げられていることにより、第１主面２２１ａから光導波路２２１に入光した光が光センサ２３１の受光面に到達するためには、当該入光した光が、屈曲した光導波路２２１の内部を回り込む必要がある。そのため、強度の弱い光は、光センサ２３１に入光されない。したがって、照射光よりも強度の弱い外光は、光センサ２３１の受光面に入光しにくくなる。この結果、外光によるノイズが抑制され、より正確に照射光の照射位置を検出することが可能となる。さらに、本実施形態の場合は、光センサ２３１が表示装置ＤＤ１の背面に位置しているため、第２主面２２１ｂを介しての外光の入光を抑制することが可能である。

図１３に示す例では、光導波路２２１の端部２２１ｄが第２主面２２１ｂ側へ完全に回り込むような形状であった。完全に回り込むような形状とすることで、位置検出装置をさほど大型化することなく、より正確な照射位置検出を実現することができるが、図１３に示す例に限定されない。図１４〜図１６は、第２の実施形態に係る位置検出装置の他の構成例を示す模式図である。

図１４に示す位置検出装置２１１Ａでも、光導波路部材２２０Ａの光導波路２２１Ａにおける端部２２１Ａｄが、第２主面２２１Ａｂ側へ折り曲げられている。しかしながら、端部２２１Ａｄは第２主面２２１Ａｂへ反った形状である。このような構成でも、第１主面２２１Ａａから光導波路２２１Ａに入光した光が、光センサ２３１の受光面の面する側面２２１Ａｃに到達するまでの距離を長くすることが可能である。

ここで、「端部が第２主面側へ折り曲げられている光導波路」とは、完全な平板状態ではない光導波路、すなわち、端部が第２主面側へ湾曲または反りのある光導波路をいう。また、「板状」には、完全な平板のほか、板状を保持しつつ、端部が湾曲している等の変形が加えられたものも含むものとする。
図１５に示す位置検出装置２１１Ｂでは、光導波路部材２２０Ｂの光導波路２２１Ｂにおける端部２２１Ｂｄが、第２主面２２１Ｂｂ側へ折り曲げられ、さらに、折り曲げられた端部２２１Ｂｄが第２主面２２１Ｂｂ側へ延伸した形状である。図１５に示す例では、光導波路２２１Ｂが屈曲しているため、第１主面２２１Ｂａから光導波路２２１Ｂに入光した外光を、効率的に光センサ２３１の受光面の面する側面２２１Ｂｃにまで到達するのを抑制することができる。

図１６に示す位置検出装置２１１Ｃでも、光導波路部材２２０Ｃの光導波路２２１Ｃにおける端部２２１Ｃｄが、第２主面２２１Ｃｂ側へ折り曲げられるとともに、端部２２１Ｃｄが第２主面２２１Ｃｂ側へ延伸した形状となっている。しかし、位置検出装置２１１Ｃでは、折り曲げられた端部２２１Ｃｄを波打った形状としている。このようにすることで、第１主面２２１Ｃａから光導波路２２１Ｃに入光した光が、光センサ２３１の受光面の面する側面２２１Ｃｃに到達するまでの導光距離をより長くすることができる。

≪第３の実施形態≫
第１および第２の実施形態では、光照射手段から照射される照射光の照射位置を位置情報として入力する位置入力装置について説明したが、これに限定されない。本実施形態では、照射光が照射されなかった位置を位置情報として入力する位置入力装置について説明する。

図１７は、第３の実施形態に係る位置入力装置３０の構成および使用態様の一例を示す模式図である。
位置入力装置３０は、光照射手段３００、光照射手段３００から照射される照射光ＩＬ３の照射位置を検出する位置検出装置３１０、検知結果処理部ＰＲを含む。位置入力装置３０は、例えば建造物の出入口ＥＴに設けられ、ヒトや動物といった不法侵入者ＴＰの侵入を検知する不法侵入者検知システムである。

具体的には、位置入力装置３０の検知結果処理部ＰＲは、位置検出装置３１０の光センサ（不図示）の検知結果に基づき、光照射手段３００と光導波路部材の第１主面３１０ａとの間に存在する物体により第１主面３１０ａに投影された影ＳＤの位置を検出する。すなわち、検知結果処理部ＰＲは、照射光ＩＬ３が照射されなかった位置を検出する。それとともに、検知結果処理部ＰＲは、影ＳＤの位置に基づき物体の位置を検出する。本実施形態における「物体の位置」は、例えば不法侵入者ＴＰの身長や体型が該当する。すなわち、第１主面３１０ａに投影される影ＳＤの位置によって、どのような身長もしくは体型の不法侵入者ＴＰが侵入したかを知ることができる。

本実施形態に係る不法侵入者検知システムでは、さらに、光センサの検知結果に基づき検知結果処理部ＰＲが不法侵入者ＴＰの侵入があったと判断した場合は、不法侵入者ＴＰの侵入があった旨を警備事業者等に通知する。通知を受けた警備事業者等は、現場である出入口ＥＴに駆け付け、不法侵入者ＴＰを拘束することができる。
なお、本実施形態における「物体」は不法侵入者ＴＰであるが、「物体」は動体に限定されるものではなく、静止体であってもよい。また、固体に限定されず、液体等の流体であってもよい。

≪第４の実施形態≫
第１〜第３の実施形態では、操作者等の意思に基づいて、位置指定装置といった光照射手段から照射光を照射する例について説明したが、このような場合に限定されない。本実施形態では、操作者等の意思と無関係に発せられた照射光の照射位置を検出する例について説明する。

図１８は、第４の実施形態に係る位置検出装置の構成および使用態様の一例を示す模式図である。
第４の実施形態に係る位置検出装置４１１〜４１６は、原子力発電所４００に設置されるものである。原子力発電所４００の敷地内には、発電過程等で生じた放射性物質を含む汚染水を貯水する原子炉建屋４０１や、貯水タンク４０２等が存在する。図１８中央の拡大図に示すように、本実施形態に係る位置検出装置４１１〜４１６は、貯水タンク４０２の外壁に巻回されている。また、位置検出装置４１１〜４１６における光センサ（不図示）の出力端子には、光センサの検知結果に基づいて、照射光が照射された位置を検出する検知結果処理部ＰＲが接続されている。

図１８における右側の拡大図に示すように、位置検出装置４１１〜４１６は、貯水タンク４０２から漏洩した汚染水４０３を検出することにより、汚染水４０３の漏洩の有無または漏洩が生じている位置を検出するものである。本例において位置検出装置４１１〜４１６で検出する照射光は、放射性物質を含む流体としての汚染水４０３から発せられる放射線４０４である。位置検出装置４１１〜４１６を構成する光導波路に含有されている光散乱材には、放射線４０４を光センサで検出可能な光に変換するものが用いられている。このような光散乱材としては、例えば、臭化セシウム、ヨウ化セシウム等が挙げられる。そして、検知結果処理部ＰＲは、光センサにおける検知結果に基づき、漏洩した汚染水４０３の有無または汚染水４０３の漏洩が起きている位置を検出する。なお、「流体」には汚染水等の液体のほか、気体その他流動性のあるものを含む。

本実施形態の構成によれば、簡易な構成で汚染水の漏洩の有無または汚染水が漏洩した場所を検出することが可能である。
［変形例・その他］
以上、第１〜第４の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限られない。例えば、以下のような変形例等が考えられる。

（１）第１〜第４の実施形態に係る位置検出装置においては、光センサ部に光センサが複数含まれることとした。しかしながら、光センサの受光面を板状の光導波路における側面に向けるという構成は、１つの光センサしか備えない装置にも適用することが可能である。１つの光センサしか備えない装置としては、例えば、光導波路部材に影が投影されたか否かを検知することで不法侵入者の侵入の有無を検知する装置や、放射線の有無を検知することである流体が放射性物質を含有しているか否かを検知する装置等がある。

（２）第１の実施形態で説明した画像表示システムの構成および使用態様は単なる例示であり、これらの例に限定されることはない。画像表示システムの他の構成例としては、例えば、表示装置の表示領域の前面全体に亘って位置検出装置を配置する例等がある。
（３）上記の実施形態および変形例では、主に近紫外から近赤外の波長域の照射光が照射された位置を検出する位置検出装置について説明した。本発明における位置検出の原理は、近紫外から近赤外の波長域の光だけでなく、電波に対しても適用することが可能である。電波が照射された位置を検出する位置検出装置は、例えば、金属膜で形成された導波路を準備し、導波路の側面に電波を導くための開口を設け、この開口に面するように電波センサを設けることで構成できる。

（４）上記の実施形態および変形例で使用している、材料、数値等は好ましい例を例示しているだけであり、この形態に限定されることはない。また、本発明の技術的思想の範囲を逸脱しない範囲で、適宜変更は可能である。また、他の実施形態との組み合わせは、矛盾が生じない範囲で可能である。さらに、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではなく、各図面における部材の縮尺は実際のものとは異なる。なお、数値範囲を示す際に用いる符号「〜」は、その両端の数値を含む。

本発明は、例えば、正確な位置情報入力が要求される電子黒板やゲーム機器等に用いられる位置検出装置等に好適に利用可能である。

１０、３０ 位置入力装置
１１１〜１１４、１１５、２１１、２１１Ａ、２１１Ｂ、２１１Ｃ、３１０、４１１〜４１６ 位置検出装置
１２０、１２０１〜１２０４、２２０、２２０Ａ、２２０Ｂ、２２０Ｃ 光導波路部材
１２１、２２１、２２１Ａ、２２１Ｂ、２２１Ｃ 光導波路
１２１ａ、２２１ａ、２２１Ａａ、２２１Ｂａ、２２１Ｃａ、３１０ａ 第１主面
１２１ｂ、２２１ｂ、２２１Ａｂ、２２１Ｂｂ、２２１Ｃｂ 第２主面
１２１ｃ、２２１ｃ、２２１Ａｃ、２２１Ｂｃ、２２１Ｃｃ 側面
２２１ｄ、２２１Ａｄ、２２１Ｂｄ、２２１Ｃｄ 端部
１２２ 蛍光体
１３０、１３０１〜１３０４、２３０ 光センサ部
１３１、２３１ 光センサ
１３１ａ 受光面
３００ 光照射手段
４００ 原子力発電所
４０１ 原子炉建屋
４０２ 貯水タンク
４０３ 漏洩した汚染水
４０４ 放射線
１０００ 画像表示システム
ＰＤ１、ＰＤ２ 位置指定装置
ＩＬ１、ＩＬ２、ＩＬ３ 照射光
ＢＭ１ ビーム光
ＳＬ１、ＳＬ２ スリット光
ＳＰ 信号処理部
ＤＤ１ 表示装置
ＤＰ 表示パネル
ＣＮ 制御部
ＤＣ１〜ＤＣ４ 駆動回路
ＰＴ１〜ＰＴ６ 指示位置
ＩＭ１、ＩＭ２、ＩＭ３、ＩＭ４、ＩＭ５ 画像
ＯＰ 位置入力者
ＳＧ 出力信号
ＶＢ ボリュームバー
ＥＴ 出入口
ＳＤ 影
９０１ 位置検出装置
９０２ 光導波路部材
９０２ａ 第１主面
９０２ｂ 第２主面
９０３ 光センサ部
９０４ａ、９０４ｂ 光導波路
９０５ 蛍光体層
９０６ 光センサ
９０６ａ 受光面

Claims (10)

1. 照射光の照射位置を検出する位置検出装置であって、
   内部に光散乱材を含む板状であり、第１主面に照射光が照射される光導波路部材と、
   前記第１主面を介して前記光導波路部材に入光し前記光散乱材により散乱された光を検知する複数の光センサと、を備え、
   前記各光センサの受光面は、前記光導波路部材の前記第１主面とこれに対向する他方の第２主面とに交差する側面に向けられている
   ことを特徴とする位置検出装置。
2. 前記光導波路部材は、前記各受光面の面する前記側面を含む端部が前記第２主面側へ折り曲げられた形状である
   ことを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
3. 前記光散乱材は、前記照射光により励起される蛍光体である
   ことを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
4. 前記各光センサの出力端子には、当該各光センサの検知信号に基づいて、前記照射光が照射された位置を検出する検知結果処理部が接続されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
5. 前記照射光は、放射性物質を含む流体から発せられる放射線であり、
   前記光散乱材は、前記放射線を前記各光センサで検出可能な光に変換するものであり、
   前記検知結果処理部は、前記各光センサにおける検知信号に基づき、前記流体の位置を検出する
   ことを特徴とする請求項４に記載の位置検出装置。
6. 光照射手段と、当該光照射手段から照射される照射光の照射位置を検出する位置検出装置とを含む位置入力装置であって、
   前記位置検出装置は、
   内部に光散乱材を含む板状であり、第１主面に照射光が照射される光導波路部材と、
   前記第１主面を介して前記光導波路部材に入光し前記光散乱材により散乱された光を検知する複数の光センサと、を備え、
   前記各光センサの受光面は、前記光導波路部材の前記第１主面とこれに対向する他方の第２主面とに交差する側面に向けられている
   ことを特徴とする位置入力装置。
7. 前記光照射手段から照射される照射光は、線状であるとともに、線幅方向に強度分布を有し、
   前記光散乱材により散乱された光の強度が１／ｅに減衰するまでに、当該光が前記光導波路部材内を進む距離をＤとした場合に、
   前記照射光の強度分布の幅がＤよりも広い
   ことを特徴とする請求項６に記載の位置入力装置。
8. さらに、前記各光センサの検知信号に基づいて、前記照射光が照射された位置を検出する検知結果処理部を備える
   ことを特徴とする請求項６に記載の位置入力装置。
9. 前記検知結果処理部は、前記各光センサの検知信号に基づき、前記光照射手段と前記光導波路部材の前記第１主面との間に存在する物体により前記第１主面に投影された影の位置を検出するとともに、当該影の位置に基づき前記物体の位置を検出する
   ことを特徴とする請求項８に記載の位置入力装置。
10. 表示装置と、光照射手段と、前記表示装置における表示領域の周囲または前面に配置され、前記光照射手段から照射される照射光の照射位置を検出する位置検出装置と、を含む画像表示システムであって、
    前記位置検出装置は、
    内部に光散乱材を含む板状であり、第１主面に照射光が照射される光導波路部材と、
    前記第１主面を介して前記光導波路部材に入光し前記光散乱材により散乱された光を検知する複数の光センサと、を備え、
    前記各光センサの受光面は、前記光導波路部材の前記第１主面とこれに対向する他方の第２主面とに交差する側面に向けられている
    ことを特徴とする画像表示システム。

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