JP5029631B2 - 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
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図1は、本発明の第1実施形態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構成を模式的に示す分解斜視図である。図2は、本発明の第1実施形態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断面構成を模式的に示す断面図である。図3は、本発明の第1実施形態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構成に用いた第1プリズムシートおよび第2プリズムシートの説明図である。
再び図1および図2において、画像生成装置200は、光学シート16(第1プリズムシート161、第2プリズムシート162および光散乱板163)に対して導光板13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。かかる電気光学パネル20において、2枚の透明性基板21、22の一方側には透光性の画素電極(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。
図4は、本発明の第1実施形態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における検出領域と光検出器との平面的な位置関係を示す説明図である。
図1、図2および図4に示すように、光検出器15は、表面板31の開口縁部31bに取り付けられ、その受光部15aが検出領域10Rに向かう姿勢で固定されている。受光部15a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、光検出器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。
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。
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の位置検出用光源から第2の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。
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。
図5は、本発明の第1実施形態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に用いた第1プリズムシートおよび第2プリズムシートの輝度特性を示す説明図であり、図5(a)は、プリズムシートの稜線方向とプリズムシートに対する法線方向に対して大きな角度をなす方向からみたときの平面的な輝度分布を示す説明図である。図5(b)は、プリズムシートに対する法線方向に対して水平方向および垂直方向に傾いたときの輝度変化を示す説明図である。なお、図5(a)では、輝度の高低をドットの密度で表してあり、各領域16a〜16eの輝度は以下の関係
16a>16b>16c>16d>16e
にある。
以上説明したように、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に用いた光検出器15の受光部15aは、検出領域10Rの周りのうち、検出領域10Rの平面的な中心位置からみて、光学シート16(第1プリズムシート161および第2プリズムシート162)に対する法線方向に対して大きな角度をなす方向での輝度が低い領域が広く存在する角度方向に配置されている。このため、図9を参照して説明した問題が発生しない。
図6は、本発明の第2実施形態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における検出領域と光検出器との平面的な位置関係を示す説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、第1実施形態と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。
図7は、本発明の第3実施形態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における検出領域と光検出器との平面的な位置関係を示す説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、第1実施形態と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。
上記実施形態では、検出領域10Rを矩形状としたが、本発明は、三角形状、矩形以外の四角形状、五角形状など、任意の形状の検出領域10Rを備えた光学式位置検出装置10に適用することができる。ここで、多角形状とは、角部が丸められた多角形、角部が面取りされた多角形なども含む意味とされる。
本発明の光学式位置検出装置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。たとえば、上記各実施形態では、一つの光検出器15のみを設けているが、別の光検出器が適宜の位置に配置されていても構わない。
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8(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2010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8(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8(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(PDA: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。
Claims (11)
- 検出領域内において対象物体の位置を光学的に検出するための光学式位置検出装置であって、
位置検出光を放出する位置検出用光源と、
前記位置検出光を内部に採り込む光入射面、および該光入射面から入射した前記位置検出光を出射する光出射面を備えた導光板と、
該導光板に対して前記位置検出光の出射側に配置された光学シートと、
該光学シートに対して前記位置検出光の出射側で前記検出領域に受光部を向けた光検出器と、
を有し、
前記受光部は、前記検出領域の周りのうち、前記検出領域の平面的な中心位置からみて、前記光学シートに対する法線方向に対して大きな角度をなす方向での輝度が低い領域が広く存在する角度方向に配置されていることを特徴とする光学式位置検出装置。 - 前記光学シートは、略三角柱状のプリズムをもって前記光出射面に対向するプリズムシートを少なくとも備え、
前記受光部が配置された角度方向は、前記検出領域の平面的な中心位置からみて、前記プリズムの稜線の延在方向に対して15°から60°の角度を成す角度範囲にあ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。 - 前記光学シートは、第1方向に稜線が延在する略三角柱状のプリズムをもって前記光出射面に対向する第1プリズムシートと、前記プリズムシートとして、前記第1方向に交差する第2方向に稜線が延在する略三角柱状のプリズムをもって前記第1プリズムシートに対して前記導光板が位置する側とは反対側で対向する第2プリズムシートと、を有し、
前記受光部が配置された角度方向は、前記検出領域の平面的な中心位置からみて、前記第2方向に対して15°から60°の角度を成す角度範囲にあ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。 - 前記導光板は全体として四角形の平面形状を備え、
前記光学シートは、前記受光部が前記四角形の辺部分と対向する領域のうち、当該辺部分の長さ方向の中央からずれた位置に配置されるように設けられていることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の光学式位置検出装置。 - 前記検出領域は略四角形の平面形状を備え、
前記光学シートは、前記受光部が前記四角形の辺部分の長さ方向の中央に対向するように設けられていることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の光学式位置検出装置。 - 前記検出領域は略四角形の平面形状を備え、
前記光学シートは、前記受光部が前記四角形の角部分に対向するように設けられていることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の光学式位置検出装置。 - 前記位置検出用光源として、第1位置検出光を出射する第1位置検出用光源と、第2位置検出光を出射する第2位置検出用光源とを備え、
前記導光板は、前記光入射面として、前記第1位置検出光を内部に採り込む第1の光入射面と、前記第2位置検出光を内部に採り込む第2の光入射面とを備え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。 - 前記第1位置検出用光源および前記第2位置検出用光源からなる光源対を2組備え、
当該2組の光源対は、出射光軸が交差する方向に向い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。 - 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を備えた位置検出機能付き表示装置であって、
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。 - 前記画像生成装置は、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ことを特徴とする請求項9に記載の位置検出機能付き表示装置。 - 請求項9または10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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