JP5007732B2 - 位置検出方法、光学式位置検出装置、位置検出機能付き表示装置、および電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、位置検出方法、光学式位置検出装置、該光学式位置検出装置を備えた位置検
出機能付き表示装置、および当該位置検出機能付き表示装置を備えた電子機器に関するも
のである。

携帯電話、カーナビゲーション、パーソナルコンピューター、券売機、銀行の端末など
の電子機器では、近年、液晶装置などの画像生成装置の前面にタッチパネルが配置された
位置検出機能付き表示装置が用いられ、かかる位置検出機能付き表示装置では、画像生成
装置に表示された画像を参照しながら、情報の入力が行なう。このようなタッチパネルは
、検出領域内において対象物体の位置を検出するための位置検出装置として構成されてい
る。

かかる位置検出装置での検出方式としては、抵抗膜方式、超音波方式、静電容量方式、
光学式などが知られている。抵抗膜方式は低コストであるが静電容量方式とともに透過率
が低く、超音波方式や静電容量方式は高い応答速度を有するが、耐環境性が低い。これに
対して、光学式は耐環境性、透過率、応答速度をそれぞれ高くすることができるという特
徴がある（特許文献１、２参照）。

特開２００４−２９５６４４号公報 特開２００４−３０３１７２号公報

しかしながら、特許文献１、２に記載の光学式位置検出装置では、表示画面の近傍に、
検出すべき位置座標の分解能に対応する数の光源や受光素子などが必要であるので、コス
トが高いという問題点がある。そこで、本願発明者は、導光板の端部に対向するように位
置検出用光源を設け、導光板から出射された位置検出光が指などに当たって反射した光を
受光素子で検出する光学式位置検出装置を検討している。かかる光学式位置検出装置では
、導光板から出射される位置検出光の強度と位置検出用光源からの距離との間に直線的な
関係があると考えられるので、少ない数の位置検出用光源や受光素子で指などの位置を検
出することができる。

一方、タッチパネル、シミュレーター装置、ゲーム機などの技術分野においては、対象
物体の三次元的な傾きや動きを検出することができれば、入力方式の多様性などを図るこ
とができる。しかしながら、抵抗膜方式および静電容量方式では、原理的にかかる検出が
不可能であるとともに、光学式位置装置においても、かかる３次元的な検出を行なうもの
が案出されていないのが現状である。

そこで、本発明の課題は、対象物体の三次元的な傾きや動きを検出することができる位
置検出方法、光学式位置検出装置、かかる光学式位置検出装置を備えた位置検出機能付き
表示装置、およびかかる位置検出機能付き表示装置を備えた電子機器を提供することにあ
る。

上記課題を解決するために、本発明に係る位置検出方法では、導光板内を互いに交差す
る方向に伝播する第１位置検出光および第２位置検出光を当該導光板において前記１位置
検出光および前記第２位置検出光の伝播方向と交差する方向に向く光出射面から検出領域
に向けて出射し、前記光出射面からの前記第１位置検出光および前記第２位置検出光の出
射方向をＺ方向とし、前記検出領域内においてＺ方向で離間する位置で当該Ｚ方向に直交
する仮想平面を第１ＸＹ平面および第２ＸＹ平面としたとき、前記第１ＸＹ平面内におい
て対象物体で反射した前記第１位置検出光および前記第２位置検出光と、前記第２ＸＹ平
面内において対象物体で反射した前記第１位置検出光および前記第２位置検出光とを受光
装置により受光し、当該受光装置での受光結果に基づいて、前記検出領域内における前記
対象物体の三次元的な傾きおよび三次元的な動きのうちの少なくとも一方を検出すること
を特徴とする。

本発明においては、Ｚ方向で離間する位置でＺ方向に直交する仮想平面については、少
なくとも２箇所に設定すればよい。かかる仮想平面を２箇所に設定した場合には、これら
２箇所の仮想平面が第１ＸＹ平面および第２ＸＹ平面に相当する。また、仮想平面を３箇
所以上設定した場合、３箇所以上の仮想平面のうち、任意の２箇所の仮想平面が「第１Ｘ
Ｙ平面および第２ＸＹ平面」に相当する。

また、本発明に係る光学式位置検出装置では、複数の位置検出用光源と、該位置検出用
光源から出射された第１位置検出光および第２位置検出光を内部で伝播させながら前記第
１位置検出光および前記第２位置検出光の伝播方向と交差する方向に向く光出射面から検
出領域に向けて出射する導光板と、前記光出射面からの前記第１位置検出光および前記第
２位置検出光の出射方向をＺ方向とし、前記検出領域内においてＺ方向で離間する位置で
当該Ｚ方向に直交する仮想平面を第１ＸＹ平面および第２ＸＹ平面としたとき、前記第１
ＸＹ平面内において対象物体で反射した前記第１位置検出光および前記第２位置検出光と
、前記第２ＸＹ平面内において対象物体で反射した前記第１位置検出光および前記第２位
置検出光とを受光する受光装置と、該受光装置での受光結果に基づいて、前記検出領域内
における前記対象物体の三次元的な傾きおよび三次元的な動きのうちの少なくとも一方を
算出する位置算出部と、を有していることを特徴とする。

本発明では、位置検出光が導光板の光出射面から出射され、これが位置検出光の出射側
に位置する対象物体によって反射されると、この反射光が受光装置によって検出される。
ここで、検出領域における位置検出光の強度と位置検出用光源からの距離とは相関性を有
する。従って、受光装置を介して得られた検出結果から対象物体のＸＹ平面内の位置を検
出することができので、本発明によれば、検出領域に沿って多数の光学素子を配置しなく
てもよい安価な位置検出装置を構成することができる。また、本発明では、対象物体のＸ
Ｙ平面内の位置検出をＺ方向で離間する第１ＸＹ平面内および第２ＸＹ平面内において行
なう。このため、検出領域内における対象物体の三次元的な傾きや動きを検出することが
できる。

本発明において、前記受光装置は、Ｚ方向で離間する位置に第１受光素子および第２受
光素子とを備え、前記第１受光素子は、前記第１ＸＹ平面内において対象物体で反射した
前記第１位置検出光および前記第２位置検出光を受光し、前記第２受光素子は、前記第２
ＸＹ平面内において対象物体で反射した前記第１位置検出光および前記第２位置検出光を
受光する構成を採用することができる。かかる構成によれば、可動部分を設けなくても、
対象物体の第１ＸＹ平面内での位置、および第２ＸＹ平面内での位置を検出することがで
きるので、構成の簡素化を図ることができる。

本発明においては、前記受光装置が、受光素子と、該受光素子を変位させる受光素子駆
動機構と、を備えている構成を採用することができる。かかる構成の場合、前記受光素子
駆動機構は、前記第１ＸＹ平面内において対象物体で反射した前記第１位置検出光および
前記第２位置検出光を受光可能な位置に前記受光素子を配置した第１モードと、前記第２
ＸＹ平面内において対象物体で反射した前記第１位置検出光および前記第２位置検出光を
受光可能な位置に前記受光素子を配置した第２モードと、を実行する。かかる構成によれ
ば、１つの受光素子で、対象物体の第１ＸＹ平面内での位置、および第２ＸＹ平面内での
位置を検出することができるので、回路構成の簡素化を図ることができる。

本発明においては、前記受光装置が、受光素子と、前記検出領域から前記受光素子に向
かう光路上に配置された光路切り換え装置と、を備えている構成を採用することができる
。かかる構成の場合、前記光路切り換え装置は、前記第１ＸＹ平面内において対象物体で
反射した前記第１位置検出光および前記第２位置検出光を前記受光素子に導く第１モード
と、前記第２ＸＹ平面内において対象物体で反射した前記第１位置検出光および前記第２
位置検出光を前記受光素子に導く第２モードとを実行する。かかる構成によれば、１つの
受光素子で、対象物体の第１ＸＹ平面内での位置、および第２ＸＹ平面内での位置を検出
することができるので、回路構成の簡素化を図ることができる。

本発明を適用した光学式位置検出装置は、画像生成装置と組み合わせることにより、位
置検出機能付き表示装置を構成することができる。この場合、画像生成装置は、前記検出
領域と画像表示領域とが重なるように前記導光板に対して対向配置された電気光学パネル
を備えている。前記画像生成装置としては、前記電気光学パネルとしての液晶パネルと、
前記電気光学パネルとしての液晶パネルと、前記液晶パネルに対して光を供給する照明装
置とを備え、当該照明装置は、前記導光板あるいは該導光板と別体の照明用導光板に対し
て照明光を出射する照明用光源を備えている液晶装置を用いることができる。また、前記
画像生成装置としては、前記電気光学パネルとしての有機エレクトロルミネッセンスパネ
ルを備えた有機エレクトロルミネッセンス装置を用いてもよい。

本発明に係る位置検出機能付き表示装置は、携帯電話、カーナビゲーション、パーソナ
ルコンピューター、券売機、銀行の端末、シミュレーター装置、ゲーム機などの電子機器
に用いられる。

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構成を模式的に示す分解斜視図である。 （ａ）、（ｂ）は各々、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模式的に示す断面図、および導光板内での位置検出用赤外光の減衰状態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おける導光板、位置検出用光源、受光素子の位置関係を模式的に示す説明図である。 （ａ）、（ｂ）は各々、本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置および位置検出機能付き表示装置の信号処理部の説明図、および信号処理部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。 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示す説明図である。 本発明の実施の形態３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。 本発明に係る位置検出機能付き表示装置を用いた電子機器の説明図である。

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。

［実施の形態１］
（全体構成）
図１は、本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き表示装置の構成を模式的に示す
分解斜視図である。図２（ａ）、（ｂ）は各々、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模式的に示す断面図、および導光板内での位置検出用赤外光
の減衰状態を示す説明図である。図３は、本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き
表示装置における導光板、位置検出用光源、受光素子の位置関係を模式的に示す説明図で
ある。

図１、図２（ａ）および図３（ａ）において、本形態の位置検出機能付き表示装置１０
０は、光学式位置検出装置１０と画像生成装置２００とを備えており、光学式位置検出装
置１０は、例えば、画像生成装置２００によって表示された画像に基づいて、指などの対
象物体Ｏｂを検出領域１０Ｒに接近させた際、対象物体Ｏｂの平面的な位置を検出する。

かかる光学式位置検出装置１０は、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを放出する位置検出用光
源１２Ａ〜１２Ｄと、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄが入射する光入射部１３ａ〜１３ｄを周
囲の端面部に備えた導光板１３と、受光装置１５とを備えており、導光板１３は、内部を
伝播した位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを出射する光出射面１３ｓを一方の表面（図示上面）
に備えている。位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄは光入射部１３ａ〜１３ｄと対向するよう
に配置され、好ましくは光入射部１３ａ〜１３ｄと密接するように配置されている。

以下、互いに直交する方向をＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向とし、導光板１３からの位置
検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの出射方向をＺ方向として説明する。

導光板１３は、ポリカーボネートやアクリル樹脂などの透明な樹脂板で構成されている
。導光板１３において、光出射面１３ｓ、または光出射面１３ｓの反対側の背面１３ｔに
は、表面凹凸構造、プリズム構造、散乱層（図示せず）などが設けられており、このよう
な光散乱構造によって、光入射部１３ａ〜１３ｄから入射して内部を伝播する光は、その
伝播方向に進むに従って徐々に偏向されて光出射面１３ｓより出射される。導光板１３の
背後には反射シートなどで構成される反射板１４が配置され、反射板１４は、導光板１３
の背面１３ｔから出射される位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを導光板１３の内部に戻すように
機能する。

本形態において、導光板１３は、４つの辺部分１３ｉ〜１３ｌを備えた略四角形の平面
形状を備えており、四角形の４つの角部分１３ｅ〜１３ｈが各々、光入射部１３ａ〜１３
ｄになっている。ここで、光入射部１３ａ〜１３ｄは、例えば、導光板１３の角部分１３
ｅ〜１３ｈを除去してなる端面（光入射面）により構成されている。

位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄは、ＬＥＤ（発光ダイオード）など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、赤外光などからなる位置検
出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを放出する。位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの種類は、特に限定されない
が、後述する信号処理などによって外光と区別して検出可能なものが好ましく、可視光と
は波長分布が異なるか、点滅などの変調が加えられることで発光態様が異なることが好ま
しい。また、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄは、指やタッチペンなどの対象物体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が指などの人体
であれば、人体の表面で反射率の高い赤外線（特に可視光領域に近い近赤外線、例えば波
長で８５０ｎｍ付近）であることが望ましい。

位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄは本質的に複数設けられ、相互に異なる位置から位置検
出光を放出するように構成される。４つの位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄのうち、２つの
位置検出用光源は対になって第１光源対を構成し、他の２つの位置検出用光源は対になっ
て第２光源対を構成している。例えば、導光板１３の対角位置に配置された位置検出用光
源１２Ａ、１２Ｂが第１光源対を構成し、他の２つの位置検出用光源１２Ｃ、１２Ｄが第
２光源対を構成している。ここで、第１光源対における中心光軸と第２光源対における中
心光軸とは互いに交差している。このため、位置検出光Ｌ２ａと位置検出光Ｌ２ｂは、導
光板１３の内部では、矢印Ａで示す方向において互いに逆向きに伝播しながら、その伝播
方向と交差する方向（Ｚ方向）に向く光出射面１３ｓから出射されるのに対して、位置検
出光Ｌ２ｃと位置検出光Ｌ２ｄは、矢印Ａで示す方向に対して交差する方向（矢印Ｂで示
す方向）において互いに逆向きに伝播しながら光出射面１３ｓから出射される。

本形態の位置検出機能付き表示装置１００において、導光板１３の光出射側には、必要
に応じて、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの均―化を図るための光学シート１６が配置されて
いる。本形態においては、光学シート１６として、導光板１３の光出射面１３ｓに対向す
る第１プリズムシート１６１と、第１プリズムシート１６１に対して導光板１３が位置す
る側とは反対側で対向する第２プリズムシート１６２と、第２プリズムシート１６２に対
して導光板１３が位置する側とは反対側で対向する光散乱板１６３とが用いられている。
なお、光学シート１６の周りには矩形枠状の遮光シート１７が配置されている。かかる遮
光シート１７は、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄから出射された位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２
ｄが漏れるのを防止する。

（画像生成装置２００の構成）
画像生成装置２００は、光学シート１６に対して導光板１３が位置する側とは反対側に
電気光学パネル２０を備えている。本形態において、電気光学パネル２０は、透過型の液
晶パネルであり、２枚の透明性基板２１、２２をシール材２３で貼り合わせ、基板間に液
晶２４を充填した構造を有している。本形態において、電気光学パネル２０は、アクティ
ブマトリクス型液晶パネルであり、２枚の透明性基板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。かかる電気光学パネル２０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。

電気光学パネル２０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）上には駆動回路など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２
１ｔには、フレキシブル配線基板（ＦＰＣ）などの配線部材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。なお、必要に応じ
て透光性基板２１、２２の外面側には偏光板（図示せず）が配置される。

ここで、対象物体Ｏｂの位置を検出するためには、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを対象物
体Ｏｂによる操作が行われる視認側へ出射させる必要があり、電気光学パネル２０は、導
光板１３および光学シート１６よりも視認側（操作側）に配置されている。従って、電気
光学パネル２０において、画像表示領域２０Ｒは、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを透過可能
に構成される。なお、電気光学パネル２０が導光板１３の視認側とは反対側に配置される
場合には、画像表示領域２０Ｒが位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを透過するように構成されて
いる必要はないが、その代りに、画像表示領域２０Ｒが導光板１３を通して視認側より透
視可能に構成される必要がある。

画像生成装置２００は、電気光学パネル２０を照明するための照明装置４０を備えてい
る。本形態において、照明装置４０は、導光板１３に対して電気光学パネル２０が位置す
る側とは反対側において導光板１３と反射板１４との間に配置されている。

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）などの発光素子
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４３
ａに沿って複数、配列されている。

図２（ａ）に示すように、照明用導光板４３は、辺部分４３ａに隣接する光出射側の表
面部分（光出射面４３ｓの辺部分４３ａ側の外周部）に傾斜面４３ｇが設けられ、照明用
導光板４３は、辺部分４３ａに向けて厚みが徐々に増加している。かかる傾斜面４３ｇを
有する入光構造によって、光出射面４３ｓが設けられる部分の厚みの増加を抑制しつつ、
辺部分４３ａの高さを照明用光源４１の光放出面の高さに対応させてある。

かかる照明装置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、一方の表面である光出射面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面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の光出射面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など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は光出射面４
３ｓからほぼ均一に出射される。

本形態において、照明用導光板４３は、電気光学パネル２０の視認側とは反対側で電気
光学パネル２０の画像表示領域２０Ｒと平面的に重なるように配置され、いわゆるバック
ライトとして機能する。但し、照明用導光板４３を電気光学パネル２０の視認側に配置し
て、いわゆるフロントライトとして機能するように構成してもよい。また、本形態におい
て、照明用導光板４３は導光板１３と反射板１４との間に配置されているが、照明用導光
板４３を光学シート１６と導光板１３との間に配置してもよい。また、照明用導光板４３
と導光板１３とは共通の導光板として構成してもよい。また、本形態では、光学シート１
６を位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄ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１６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においては光出射面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、位置検出用の導光板１３においては光出射面１３ｓから出射される位置検出光Ｌ２ａ
〜Ｌ２ｄ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１６１や第２プリズムシート１６２）などの集光作用のある
光学シートについては共用としても構わない。

（検出領域の構成）
図２（ａ）に示すように、電気光学パネル２０の視認側（操作側）には光透過性を有す
る表装板３０が配置され、この表装板３０の外面（電気光学パネル２０とは反対側の面）
上に受光装置１５が配置される。

受光装置１５はフォトダイオードなどの受光素子１５０を備えており、上記位置検出光
Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの強度を検出可能となるように構成される。本形態では、位置検出光Ｌ２
ａ〜Ｌ２ｄとして赤外線が用いられているため、受光装置１５に用いた受光素子１５０は
、少なくとも赤外線に感度を有するものが用いられる。

本形態においては、後述する理由から、受光装置１５は、受光素子１５０として、Ｚ方
向で離間する２つの受光素子（第１受光素子１５１および第２受光素子１５２）を備えて
いる。

表装板３０の受光装置１５側には、位置検出機能付き表示装置１００を保持固定するた
めの枠体や、位置検出機能付き表示装置１００を搭載する電子機器の筐体などで構成され
る表面板３１（図２（ａ）に二点鎖線で示す。）が配置され、この表面板３１には、表装
板３０のうちの光学式位置検出装置１０の検出領域１０Ｒ、および電気光学パネル２０の
画像表示領域２０Ｒを露出させる開口部３１ａが形成されている。

検出領域１０Ｒは、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄが視認側（操作側）に出射される範囲で
あり、対象物体Ｏｂによる反射光が生じうる範囲である。本形態において、検出領域１０
Ｒの平面形状は、矩形状であり、四つの辺部分のうちの１つの長辺部分の長さ方向の略中
央部分に受光装置１５が配置されている。検出領域１０Ｒにおいて、隣接する各辺の角部
分の内角は９０度となっており、かかる内角は、導光板１３の角部分１３ｅ〜１３ｈの内
角と同一の角度とされている。但し、検出領域１０Ｒの角部分の内角は、表面板３１の開
口部３１ａの角部分により規定されているので、導光板１３の角部分１３ｅ〜１３ｈの内
角とは独立して設定することができる。

本形態において、検出領域１０Ｒは、表面板３１の開口部３１ａによって規定されてい
るが、導光板１３の光出射面１３ｓ自身によって規定された構成、電気光学パネル２０の
位置検出光の透過領域によって規定された構成、その他の遮光部材によって規定された構
成など、結果として位置検出光が視認側（操作側）に出射される範囲であれば、その態様
は特に問わない。また、表装板３０や表面板３１は設けられていなくても構わない。例え
ば、表装板３０が設けられずに電気光学パネル２０が直接、露出した構造としてもよい。

本形態において、電気光学パネル２０の画像表示領域２０Ｒは、電気光学パネル２０に
おいて表示画像が表示される平面範囲である。本形態において、画像表示領域２０Ｒは四
つの辺を備えた矩形状であり、検出領域１０Ｒと合同形状を有し、その位置は検出領域１
０Ｒと平面的に完全にー致している。但し、検出領域１０Ｒと画像表示領域２０Ｒとは少
なくとも一部が平面的に重なっていればよい。

受光装置１５は、表面板３１の開口縁部３１ｂに取り付けられ、受光素子１５０の受光
部（第１受光素子１５１の受光部１５１ａ、および第２受光素子１５２の受光部１５２ａ
）が検出領域１０Ｒに向かう姿勢で固定されている。また、受光素子１５０の受光部（第
１受光素子１５１の受光部１５１ａ、および第２受光素子１５２の受光部１５２ａ）は、
開口縁部３１ｂにおける検出領域１０Ｒ側の開口部３１ａに臨む縁部端面に露出している
。本形態において、受光装置１５は、開口縁部３１ｂと平面的に重ねられ、視認側（操作
側）から被覆された状態とされている。これにより、外装デザインヘの制約を低減するこ
とができる。

（検出原理）
上記受光装置１５での検出に基づいて対象物体Ｏｂの位置情報の取得方法について説明
する。この位置情報の取得方法は種々のものが考えられるが、例えば、そのー例として、
二つの位置検出光の検出光量の比率に基づいてそれらの減衰係数の比率を求め、この減衰
係数の比率から両位置検出光の伝播距離を求めることにより、対応する二つの光源を結ぶ
方向の位置座標を求める方法が挙げられる。

以下、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂを用いて図１に矢印Ａで示す方向の位置検出を行
なう場合を例に説明する。本形態の位置検出機能付き表示装置１００においては、位置検
出用光源１２Ａ〜１２Ｄから放出された位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄは各々、光入射部１３
ａ〜１３ｄから導光板１３の内部に入射し、導光板１３の内部を伝播しながら徐々に光出
射面１３ｓから出射される。その結果、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄは、光出射面１３ｓか
ら面状に放出される。例えば、位置検出光Ｌ２ａは光入射部１３ａから光入射部１３ｂに
向けて導光板１３の内部を伝播しながら徐々に光出射面１３ｓから放出されていく。また
、位置検出光Ｌ２ｂは光入射部１３ｂから光入射部１３ａに向けて導光板１３の内部を伝
播しながら徐々に光出射面１３ｓから放出されていく。そして、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２
ｄは、光学シート１６および電気光学パネル２０を透過して表装板３０の視認側（操作側
）に検出領域１０Ｒ全体から出射される。従って、表装板３０の視認側（操作側）に指な
どの対象物体Ｏｂが配置されると、対象物体Ｏｂにより上記位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄが
反射され、その反射光の一部が受光装置１５の受光素子１５０により検出される。

ここで、検出領域１０Ｒに出射される位置検出光Ｌ２ａの光量は、図２（ｂ）に実線で
示すように、位置検出用光源１２Ａからの距離に伴って直線的に減衰し、検出領域１０Ｒ
に出射される位置検出光Ｌ２ｂの光量は、図２（ｂ）に点線で示すように、位置検出用光
源１２Ｂからの距離に伴って直線的に減衰すると考えられる。

また、第１の位置検出用光源１２Ａの制御量（例えば電流量）、変換係数、および放出
光量をＩａ、ｋ、およびＥａ、第２の位置検出用光源１２Ｂの制御量（電流量）、変換係
数、および放出光量をＩｂ、ｋ、およびＥｂとすれば、
Ｅａ＝ｋ・Ｉａ
Ｅｂ＝ｋ・Ｉｂ
となる。また、第１の位置検出光Ｌ２ａの減衰係数、および検出光量をｆａ、およびＧａ
、第２の位置検出光Ｌ２ｂの減衰係数、および検出光量をｆｂ、およびＧｂとすれば、
Ｇａ＝ｆａ・Ｅａ＝ｆａ・ｋ・Ｉａ
Ｇｂ＝ｆｂ・Ｅｂ＝ｆｂ・ｋ・Ｉｂ
となる。

従って、受光素子１５０において両位置検出光の検出光量の比であるＧａ／Ｇｂが検出
できるとすれば、
Ｇａ／Ｇｂ＝（ｆａ・Ｅａ）／（ｆｂ・Ｅｂ）＝（ｆａ／ｆｂ）・（Ｉａ／Ｉｂ）
となるから、放出光量の比Ｅａ／Ｅｂ、および制御量の比Ｉａ／Ｉｂに相当する値が分か
れば、減衰係数の比ｆａ／ｆｂが分る。この減衰係数の比と両位置検出光の伝播距離の比
との間には正の相関があるので、この相関関係を予め設定しておくことで、対象物体Ｏｂ
の位置情報（第１位置検出用光源から第２位置検出用光源へ向かう方向の位置座標）を得
ることができる。

上記減衰係数の比ｆａ／ｆｂを求める方法としては、例えば、第１の位置検出用光源１
２Ａと第２の位置検出用光源１２Ｂを逆相で点滅（例えば、矩形波状若しくは正弦波状の
駆動信号を伝播距離の差に起因する位相差が無視できる周波数で相互に１８０度の位相差
を持つように動作）させた上で、検出光量の波形を解析する。より現実的には、例えば、
一方の制御量Ｉａを固定し（Ｉａ＝Ｉｍ）、検出波形が観測できなくなるように、すなわ
ち、検出光量の比Ｇａ／Ｇｂが１となるように他方の制御量ｌｂを制御し、このときの制
御量Ｉｂ＝Ｉｍ・（ｆａ／ｆｂ）から上記減衰係数の比ｆａ／ｆｂを導出する。

また、両制御量の和が常に一定、すなわち、下式
Ｉｍ＝Ｉａ＋Ｉｂ
を満たすように制御してもよい。この場合には、下式
Ｉｂ＝Ｉｍ・ｆｂ／（ｆａ十ｆｂ）
となるので、
ｆｂ／（ｆａ十ｆｂ）＝α
とすると、下式
ｆａ／ｆｂ＝（１−α）／α
により、減衰係数の比が求まる。

それ故、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂを用いての対象物体Ｏｂの矢印Ａ方向の位置検
出と、位置検出用光源１２Ｃ、１２Ｄを用いての対象物体Ｏｂの矢印Ｂ方向の位置検出と
を順次行なえば、対象物体ＯｂのＸＹ平面上の位置座標を取得できることになる。

なお、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄを同相で駆動し、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｃ
を同相で駆動して、かつ、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄと位置検出用光源１２Ｂ、１２
Ｃとを逆相で駆動してＸ方向の第１位置検出光を生成してもよい。この場合、位置検出用
光源１２Ａ、１２Ｃを同相で駆動し、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄを同相で駆動し、か
つ、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃと位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄとを逆相で駆動して
Ｙ方向の第２位置検出光を生成する。かかる方法でも、対象物体ＯｂのＸＹ平面上での位
置座標を取得できる。このような位置検出用光源を複数同時に点灯する構成によれば、例
えば、１つの位置検出用光源を点灯する構成に比較して、出射光量分布（位置検出光の明
暗傾斜分布）が広い範囲で好適に得られるため、より正確な位置検出が可能である。

かかる原理を利用して対象物体Ｏｂの検出領域１０Ｒ内の位置情報を取得するにあたっ
て、例えば、信号処理部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４を参照して後述するように、論理回路などのハードウェ
アを用いた信号処理部で処理を行う構成を採用することもできる。かかる信号処理部は、
位置検出機能付き表示装置１００の一部として組み込まれていても良く、位置検出機能付
き表示装置１００が搭載される電子機器の内部において構成されていてもよい。

（信号処理部の構成例）
図４（ａ）、（ｂ）は各々、本発明の実施の形態１に係る光学式位置検出装置１０およ
び位置検出機能付き表示装置１００の信号処理部の説明図、および信号処理部の発光強度
補償指令部での処理内容を示す説明図である。なお、図４（ａ）、（ｂ）に示す構成は、
位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂを用いての対象物体Ｏｂの矢印Ａ方向の位置検出を行なう
場合の構成例である。

図４（ａ）に示すように、本形態の光学式位置検出装置１０および位置検出機能付き表
示装置１００において、位置検出用光源駆動回路１１０は、位置検出用光源１２Ａに対し
て可変抵抗１１１を介して駆動パルスを印加し、位置検出用光源１２Ｂに対して反転回路
１１３および可変抵抗１１２を介して駆動パルスを印加する。このため、位置検出用光源
駆動回路１１０は、位置検出用光源１２Ａと位置検出用光源１２Ｂとに対して逆相の駆動
パルスを印加し、位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂを変調させて出射させる。そして、位置検出
光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂが対象物体Ｏｂで反射した光を受光素子１５０で受光する。光強度信号
生成回路１４０において、受光素子１５０には、１ｋΩ程度の抵抗１５ｒ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１４０において、受光素子１５０と抵抗１５ｒとの接続点Ｐ
１には、信号処理部１３０が電気的に接続されている。受光素子１５０と抵抗１５ｒとの
接続点Ｐ１から出力される検出信号Ｖｃは、下式
Ｖｃ＝Ｖ15／（Ｖ15＋抵抗１５ｒの抵抗値）
Ｖ15：受光素子１５０の等価抵抗
で表される。従って、環境光が受光素子１５０に入射しない場合と、環境光が受光素子１
５０に入射している場合とを比較すると、環境光が受光素子１５０に入射している場合に
は、検出信号Ｖｃのレベルが低くなり、振幅が大きくなる。

信号処理部１３０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１
７０、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、受光素子１５０と抵抗１５ｒ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、受光素子１５０と抵抗１５ｒとの接続点Ｐ１から出力さ
れた検出信号Ｖｃからは、受光素子１５０による位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂの位置検出信
号Ｖｄが抽出される。すなわち、位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ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。

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、位置検出用光源１２Ａ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１７２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、位置検出光Ｌ２ａが点灯している期間での位置検
出信号Ｖｓの実効値Ｖｅａと、位置検出光Ｌ２ｂが点灯している期間での位置検出信号Ｖ
ｓ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４（ｂ）に示す
処理を行ない、位置検出光Ｌ２ａが点灯している期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅ
ａと、位置検出光Ｌ２ｂが点灯している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位置検出用光源駆動回路１１０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、位置検出光Ｌ２ａが点灯している期間での位置検出
信号Ｖｓの実効値Ｖｅａと、位置検出光Ｌ２ｂが点灯している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、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂに対
する現状の駆動条件を維持させる。これに対して、位置検出光Ｌ２ａが点灯している期間
での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅａが、位置検出光Ｌ２ｂが点灯している期間での位置
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１
１１の抵抗値を下げさせて位置検出用光源１２Ａの出射光量を高める。また、位置検出光
Ｌ２ｂが点灯している期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅｂが、位置検出光Ｌ２ａが
点灯している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位置検出用光源１２Ｂの出射光量を
高める。

このようにして、光学式位置検出装置１０および位置検出機能付き表示装置１００では
信号処理部１３０の発光強度補償指令回路１８０によって、受光素子１５０による位置検
出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂに対する検出量が同一となるように、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂ
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、位置検出光
Ｌ２ａが点灯している期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅａと、位置検出光Ｌ２ｂが
点灯している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位置
検出用光源１２Ａ、１２Ｂでの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として位置算出部１２０に出力すれば、位置算出部１２０は、検出領域１０Ｒ
における対象物体Ｏｂの位置情報（Ｘ座標位置およびＹ座標位置）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、受
光素子１５０と抵抗１５ｒ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、受光素子１５０と抵
抗１５ｒ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。

（３次元位置情報の検出）
図１、図２、および図３（ａ）に示すように、本形態の光学式位置検出装置１０および
位置検出機能付き表示装置１００では、受光装置１５は、受光素子１５０として、Ｚ方向
で離間する２つの受光素子１５０（第１受光素子１５１および第２受光素子１５２）を備
えている。このため、図４（ａ）を参照して説明した光強度信号生成回路１４０および信
号処理部１３０（位置検出用信号抽出回路１９０、位置検出用信号分離回路１７０および
発光強度補償指令回路１８０）は、第１受光素子１５１および第２受光素子１５２の各々
に対して構成されている。また、図４（ａ）を参照して説明した光強度信号生成回路１４
０および信号処理部１３０（位置検出用信号抽出回路１９０、位置検出用信号分離回路１
７０および発光強度補償指令回路１８０）が、第１受光素子１５１および第２受光素子１
５２に対して順次、接続が切り換えられる構成を採用してもよい。

図３（ｂ）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受光素子１
５１および第２受光素子１５２は各々、導光板１３の光出射面１３ｓから位置検出光が出
射される方向（Ｚ方向）に直交する仮想の第１ＸＹ平面１０Ｒ１および第２ＸＹ平面１０
Ｒ２での対象物体Ｏｂの位置を検出するための受光素子であり、互いの入射光軸が平行に
なるように配置されている。このため、第１受光素子１５１の受光部１５１ａは、検出領
域１０Ｒのうち、導光板１３に近い第１ＸＹ平面１０Ｒ１に向いており、第２受光素子１
５２の受光部１５２ａは、検出領域１０Ｒのうち、第１ＸＹ平面１０Ｒ１に対して導光板
１３とは反対側の第２ＸＹ平面１０Ｒ２に向いている。

従って、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂを用いての対象物体Ｏｂの矢印Ａ方向の位置検
出と、位置検出用光源１２Ｃ、１２Ｄを用いての対象物体Ｏｂの矢印Ｂ方向の位置検出と
を順次行なえば、第１受光素子１５１は、第１ＸＹ平面１０Ｒ１内において対象物体Ｏｂ
で反射した第１位置検出光（Ｌ２ａ＋Ｌ２ｂ）および第２位置検出光（Ｌ２ｃ＋Ｌ２ｄ）
を受光し、第２受光素子１５２は、第２ＸＹ平面１０Ｒ２内において対象物体Ｏｂで反射
した第１位置検出光（Ｌ２ａ＋Ｌ２ｂ）および第２位置検出光（Ｌ２ｃ＋Ｌ２ｄ）を受光
する。

それ故、図４（ａ）に示す位置算出部１２０は、第１受光素子１５１での受光結果に基
づいて、第１ＸＹ平面１０Ｒ１内における対象物体Ｏｂの位置（Ｘ座標位置およびＹ座標
位置）を検出することができ、第２受光素子１５２での受光結果に基づいて、第２ＸＹ平
面１０Ｒ２内における対象物体Ｏｂの位置（Ｘ座標位置およびＹ座標位置）を検出するこ
とができる。ここで、第１ＸＹ平面１０Ｒ１と第２ＸＹ平面１０Ｒ２とのＺ方向の距離は
、第１受光素子１５１の光軸中心と第２受光素子１５２の光軸中心とのＺ方向の離間距離
で規定されている。従って、位置算出部１２０は、第１ＸＹ平面１０Ｒ１内における対象
物体Ｏｂの位置（Ｘ座標位置およびＹ座標位置）と、第２ＸＹ平面１０Ｒ２内における対
象物体Ｏｂの位置（Ｘ座標位置およびＹ座標位置）と、第１ＸＹ平面１０Ｒ１と第２ＸＹ
平面１０Ｒ２との距離から、検出領域１０Ｒ内における対象物体Ｏｂの三次元的な傾きや
動きを算出することができ、かかる算出結果（位置情報）を出力することができる。

なお、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄ同士および位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｃ同士を
各々同相で駆動し、かつ、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄと位置検出用光源１２Ｂ、１２
Ｃとを逆相で駆動してＸ方向の第１位置検出光を生成し、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃ
同士および位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄ同士を各々同相で駆動し、かつ、位置検出用光
源１２Ａ、１２Ｃと位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄとを逆相で駆動してＹ方向の第２位置
検出光を生成した場合も同様である。

また、本形態では、対象物体Ｏｂの三次元的な傾きや三次元的な動きを検出するにあた
って、Ｚ方向で離間する２つの受光素子１５０（第１受光素子１５１および第２受光素子
１５２）を用いている。このため、可動部分を設けなくても、対象物体Ｏｂの第１ＸＹ平
面１０Ｒ１内での位置、および第２ＸＹ平面１０Ｒ２内での位置を検出することができる
ので、構成の簡素化を図ることができる。

［実施の形態２］
図５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の構成を示す説明図で
ある。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分に
ついては同一の符号を付してそれらの説明を省略する。

実施の形態１では、受光装置１５に２つの受光素子１５０（第１受光素子１５１および
第２受光素子１５２）を用いて、第１ＸＹ平面１０Ｒ１内において対象物体Ｏｂで反射し
た位置検出光を受光し、第２受光素子１５２は、第２ＸＹ平面１０Ｒ２内において対象物
体Ｏｂで反射した位置検出光を受光した。

これに対して、本形態では、図５に示すように、受光装置１５は、受光部１５０ａを検
出領域１０Ｒに向けた１つの受光素子１５０と、この受光素子１５０を実線で示す位置と
点線で示す位置との間で平行移動させる受光素子駆動機構１５５（矢印Ｓで示す）とを備
えている。かかる受光素子駆動機構１５５は、例えば、ピエゾ素子などを用いたアクチュ
エーターであり、第１ＸＹ平面１０Ｒ１内で対象物体Ｏｂで反射した第１位置検出光およ
び第２位置検出光を受光可能な位置に受光素子１５０を配置した第１モードと、第２ＸＹ
平面１０Ｒ２内において対象物体Ｏｂで反射した第１位置検出光および第２位置検出光を
受光可能な位置に受光素子１５０を配置した第２モードとを実行する。

かかる構成によっても、図４（ａ）に示す位置算出部１２０は、受光素子１５０での受
光結果に基づいて、第１ＸＹ平面１０Ｒ１内における対象物体Ｏｂの位置を検出すること
ができ、受光素子１５０での受光結果に基づいて、第２ＸＹ平面１０Ｒ２内における対象
物体Ｏｂの位置を検出することができる。ここで、第１ＸＹ平面１０Ｒ１と第２ＸＹ平面
１０Ｒ２との距離は、受光素子駆動機構１５５によって受光素子１５０が移動する距離で
規定されている。従って、位置算出部１２０は、第１ＸＹ平面１０Ｒ１内における対象物
体Ｏｂの位置、および第２ＸＹ平面１０Ｒ２内における対象物体Ｏｂの位置に加えて、検
出領域１０Ｒ内における対象物体Ｏｂの三次元的な傾きや動きを算出することができ、か
かる算出結果（位置情報）を出力することができる。

また、本形態では、１つの受光素子１５０で対象物体Ｏｂの第１ＸＹ平面１０Ｒ１内で
の位置、および第２ＸＹ平面１０Ｒ２内での位置を検出することができるので、図４（ａ
）を参照して説明した回路構成をそのまま用いることができるなど、回路構成の簡素化を
図ることができる。

なお、本形態において、受光素子駆動機構１５５によって受光素子１５０を平行移動さ
せる構成を採用したが、受光素子１５０を揺動させる構成を採用してもよい。また、上記
実施形態では、受光装置１５を受光素子１５０と受光素子駆動機構１５５とによって構成
したが、検出領域１０Ｒから受光素子１５０に到る光路に偏向ミラーなどの光学素子を配
置してもよい。

［実施の形態３］
図６は、本発明の実施の形態３に係る位置検出機能付き表示装置の構成を示す説明図で
ある。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分に
ついては同一の符号を付してそれらの説明を省略する。

実施の形態１では、受光装置１５に２つの受光素子１５０（第１受光素子１５１および
第２受光素子１５２）を用い、実施の形態２では、受光装置１５に受光素子駆動機構１５
５を設けたが、本形態では、図６（ａ）に示すように、受光装置１５では、受光部１５０
ａを検出領域１０Ｒに向けた１つの受光素子１５０が固定された状態にある。また、本形
態では、受光装置１５には、検出領域１０Ｒから受光素子１５０に到る光路に光路切り換
え装置１５６が構成されている。

本形態において、光路切り換え装置１５６はシャッター装置であり、かかるシャッター
装置としては、シャッター板をアクチュエーターで駆動するものや、液晶シャッターなど
の電気光学式のものを用いることができる。

かかる光路切り換え装置１５６は、図６（ａ）に示すように、第１ＸＹ平面１０Ｒ１と
対向する部分を透光状態とし、第２ＸＹ平面１０Ｒ２と対向する部分を遮光状態にして、
第１ＸＹ平面１０Ｒ１内において対象物体Ｏｂで反射した第１位置検出光および第２位置
検出光を受光素子１５０に導く第１モードを実行する。また、光路切り換え装置１５６は
、図６（ｂ）に示すように、第２ＸＹ平面１０Ｒ２と対向する部分を透光状態とし、第１
ＸＹ平面１０Ｒ１と対向する部分を遮光状態にして、第２ＸＹ平面１０Ｒ２内において対
象物体Ｏｂで反射した第１位置検出光および第２位置検出光を受光素子１５０に導く第２
モードを実行する。

かかる構成によっても、図４（ａ）に示す位置算出部１２０は、図６（ａ）に示す第１
モードでの受光素子１５０での受光結果に基づいて、第１ＸＹ平面１０Ｒ１内における対
象物体Ｏｂの位置を検出することができ、図６（ｂ）に示す第２モードでの受光素子１５
０での受光結果に基づいて、第２ＸＹ平面１０Ｒ２内における対象物体Ｏｂの位置を検出
することができる。ここで、第１ＸＹ平面１０Ｒ１と第２ＸＹ平面１０Ｒ２との距離は、
図６（ａ）に示す第１モードにおける受光素子１５０への入射範囲の中心線と、図６（ｂ
）に示す第２モードにおける受光素子１５０への入射範囲の中心線とによって規定されて
いる。従って、位置算出部１２０は、第１ＸＹ平面１０Ｒ１内における対象物体Ｏｂの位
置、および第２ＸＹ平面１０Ｒ２内における対象物体Ｏｂの位置に加えて、検出領域１０
Ｒ内における対象物体Ｏｂの三次元的な傾き動きを算出することができ、かかる算出結果
（位置情報）を出力することができる。

また、本形態では、１つの受光素子１５０で対象物体Ｏｂの第１ＸＹ平面１０Ｒ１内で
の位置、および第２ＸＹ平面１０Ｒ２内での位置を検出することができるので、図４（ａ
）を参照して説明した回路構成をそのまま用いることができるなど、回路構成の簡素化を
図ることができる。

なお、本形態において、光路切り換え装置１５６としてシャッター装置を利用したが、
検出領域１０Ｒから受光素子１５０に到る光路に偏向ミラーなどの光学素子を光路切り換
え装置１５６によって変位させて、受光素子１５０に向かう光路を切り換える構成を採用
してもよい。

［他の実施形態］
本発明の光学式位置検出装置１０および位置検出機能付き表示装置１００は、上述の実
施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変
更を加え得ることは勿論である。例えば、上記実施形態では、電気光学パネル２０として
液晶表示パネルを用いたが、有機エレクトロルミネッセンスパネルなどといった他の種類
の電気光学パネルを用いてもよい。

［電子機器への搭載例］
次に、上述した実施形態に係る位置検出機能付き表示装置１００を適用した電子機器に
ついて説明する。図７（ａ）に、位置検出機能付き表示装置１００を備えたモバイル型の
パーソナルコンピューターの構成を示す。パーソナルコンピューター２０００は、表示ユ
ニットとしての位置検出機能付き表示装置１００と本体部２０１０を備える。本体部２０
１０には、電源スイッチ２００１、およびキーボード２００２が設けられている。図７（
ｂ）に、位置検出機能付き表示装置１００を備えた携帯電話機の構成を示す。携帯電話機
３０００は、複数の操作ボタン３００１、およびスクロールボタン３００２、並びに表示
ユニットとしての位置検出機能付き表示装置１００を備える。スクロールボタン３００２
を操作することによって、位置検出機能付き表示装置１００に表示される画面がスクロー
ルされる。図７（ｃ）に、位置検出機能付き表示装置１００を適用した情報携帯端末（Ｐ
ＤＡ：Personal Digital Assistants）の構成を示す。情報携帯端末４０００は、複数の
操作ボタン４００１、および電源スイッチ４００２、並びに表示ユニットとしての位置検
出機能付き表示装置１００を備える。電源スイッチ４００２を操作すると、住所録やスケ
ジュール帳といった各種の情報が位置検出機能付き表示装置１００に表示される。

なお、位置検出機能付き表示装置１００が適用される電子機器としては、図７に示すも
のの他、デジタルスチールカメラ、液晶テレビ、ビューファインダー型、モニター直視型
のビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳、電卓、ワ
ードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＢ端末、銀行端末、シミュレ
ーター装置、ゲーム機などの電子機器などが挙げられる。そして、これらの各種電子機器
の表示部として、前述した位置検出機能付き表示装置１００が適用可能である。

１０・・光学式位置検出装置、１０Ｒ・・検出領域、１０Ｒ１・・第１ＸＹ平面、１０Ｒ
２・・第２ＸＹ平面、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ・・位置検出用光源、１３・・導
光板、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ・・光入射部、１３ｓ・・光出射面、１５・・受
光装置、２０・・電気光学パネル、１２０・・位置算出部、１５０・・受光素子、１５１
・・第１受光素子、１５２・・第２受光素子、２００・・画像生成装置、Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ
、Ｌ２ｃ、Ｌ２ｄ・・位置検出光、Ｌ４・・照明光

Claims (7)

1. 導光板内を互いに交差する方向に伝播する第１位置検出光および第２位置検出光を当該
   導光板において前記１位置検出光および前記第２位置検出光の伝播方向と交差する方向に
   向く光出射面から検出領域に向けて出射させ、
   前記光出射面からの前記第１位置検出光および前記第２位置検出光の出射方向をＺ方向
   とし、前記検出領域内においてＺ方向で離間する位置で当該Ｚ方向に直交する仮想平面を
   第１ＸＹ平面および第２ＸＹ平面としたとき、前記第１ＸＹ平面内において対象物体で反
   射した前記第１位置検出光および前記第２位置検出光と、前記第２ＸＹ平面内において対
   象物体で反射した前記第１位置検出光および前記第２位置検出光とを受光装置により受光
   し、当該受光装置での受光結果に基づいて、前記検出領域内における前記対象物体の三次
   元的な傾きおよび三次元的な動きのうちの少なくとも一方を検出することを特徴とする位
   置検出方法。
2. 複数の位置検出用光源と、
   該位置検出用光源から出射された第１位置検出光および第２位置検出光を内部で伝播さ
   せながら前記第１位置検出光および前記第２位置検出光の伝播方向と交差する方向に向く
   光出射面から検出領域に向けて出射する導光板と、
   前記光出射面からの前記第１位置検出光および前記第２位置検出光の出射方向をＺ方向
   とし、前記検出領域内においてＺ方向で離間する位置で当該Ｚ方向に直交する仮想平面を
   第１ＸＹ平面および第２ＸＹ平面としたとき、前記第１ＸＹ平面内において対象物体で反
   射した前記第１位置検出光および前記第２位置検出光と、前記第２ＸＹ平面内において対
   象物体で反射した前記第１位置検出光および前記第２位置検出光とを受光する受光装置と
   、
   該受光装置での受光結果に基づいて、前記検出領域内における前記対象物体の三次元的
   な傾きおよび三次元的な動きのうちの少なくとも一方を算出する位置算出部と、
   を有していることを特徴とする光学式位置検出装置。
3. 前記受光装置は、Ｚ方向で離間する位置に第１受光素子および第２受光素子とを備え、
   前記第１受光素子は、前記第１ＸＹ平面内において対象物体で反射した前記第１位置検
   出光および前記第２位置検出光を受光し、
   前記第２受光素子は、前記第２ＸＹ平面内において対象物体で反射した前記第１位置検
   出光および前記第２位置検出光を受光することを特徴とする請求項２に記載の光学式位置
   検出装置。
4. 前記受光装置は、受光素子と、該受光素子を変位させる受光素子駆動機構と、を備え、
   前記受光素子駆動機構は、前記第１ＸＹ平面内において対象物体で反射した前記第１位
   置検出光および前記第２位置検出光を受光可能な位置に前記受光素子を配置した第１モー
   ドと、前記第２ＸＹ平面内において対象物体で反射した前記第１位置検出光および前記第
   ２位置検出光を受光可能な位置に前記受光素子を配置した第２モードと、を実行すること
   を特徴とする請求項２に記載の光学式位置検出装置。
5. 前記受光装置は、受光素子と、前記検出領域から前記受光素子に向かう光路上に配置さ
   れた光路切り換え装置と、を備え、
   前記光路切り換え装置は、前記第１ＸＹ平面内において対象物体で反射した前記第１位
   置検出光および前記第２位置検出光を前記受光素子に導く第１モードと、前記第２ＸＹ平
   面内において対象物体で反射した前記第１位置検出光および前記第２位置検出光を前記受
   光素子に導く第２モードとを実行することを特徴とする請求項２に記載の光学式位置検出
   装置。
6. 請求項２乃至５の何れか一項に記載の光学式位置検出装置を備えた位置検出機能付き表
   示装置であって、
   前記検出領域と画像表示領域とが重なるように前記導光板に対して対向配置された電気
   光学パネルを備えた画像生成装置を有していることを特徴とする位置検出機能付き表示装
   置。
7. 請求項６に記載の位置検出機能付き表示装置を備えていることを特徴とする電子機器。

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