JP5493674B2 - 光検出器、光学式位置検出装置および位置検出機能付き表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、受光素子を備えた光検出器、当該光検出器を備えた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位置検出機能付き表示装置に関するものである。

フォトダイオードやフォトトランジスター等の受光素子を有する光検出器は、各種センサや光通信用の受信装置等として用いられている。また、受光素子の前側にレンズを設けて感度を高めるレンズ付き光検出器が提案されている（特許文献１参照）。

特開平０９−１５３６４６号公報

しかしながら、広い角度範囲から入射してくる光の強度を光検出器で検出しようとした際には、感度レベルの他にも、感度指向性が問題となるが、特許文献１に記載のレンズ付き光検出器では解消することができない。すなわち、光検出器では、受光素子の正面から入射した光に対しては感度が高い一方、受光素子の斜めから入射した光に対しては感度が低いという感度指向性があるため、光検出器での検出結果から入射光の強度を監視しようとした際、特許文献１に記載のレンズ付き光検出器を用いても、斜め方向から入射した光については入射光量を低く検出してしまうのである。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、広い入射角度範囲にわたって感度が同等な光検出器、かかる光検出器を用いた光学式位置検出装置、および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、入射光を検出する受光素子を有する光検出器であって、前記受光素子の光入射側に、前記受光素子の中心光軸に直交する第１方向および第２方向のうち、第１方向において前記受光素子に対して一方側に設けられた第１遮光部と、前記第１方向において前記受光素子に対して他方側に設けられ、前記第１遮光部との間に前記受光素子の中心光軸の延在方向を含む角度範囲にわたって光入射用のスリットを形成する第２遮光部と、を備え、前記スリットは、前記受光素子の中心光軸側より当該中心光軸から離間する角度方向においてスリット幅が増大していることを特徴とする。

本発明では、受光素子に対して第１遮光部および第２遮光部が設けられており、かかる第１遮光部および第２遮光部によって、受光素子の中心光軸側より当該中心光軸から離間する角度方向においてスリット幅が増大する光入射用のスリットが形成されている。このため、受光素子が、正面から入射した光に対しては感度が高い一方、受光素子の斜めから入射した光に対しては感度が低いという感度指向性を有している場合でも、かかる感度指向性は、スリットによって相殺される。従って、本発明を適用した光検出器は、正面から入射した光、および斜め方向から入射した光に対しては同等の感度を有しているので、広い角度範囲から入射してくる光の強度を光検出器で検出しようとした場合でも、光の入射方向にかかわらず、同等の感度で検出することができる。

本発明において、前記第１遮光部は、前記受光素子を前記第１方向の一方側で保持する第１ホルダー部材に形成され、前記第２遮光部は、前記受光素子を前記第１ホルダー部材との間に挟んで当該第１ホルダー部材に重なる第２ホルダー部材に形成されていることが好ましい。かかる構成によれば、受光素子をホルダー部材（第１ホルダー部材および第２ホルダー部材）に保持された状態で各種機器に搭載することができるので、便利である。しかも、第１ホルダー部材および第２ホルダー部材の構成を改良するだけで、第１遮光部および第２遮光部を構成することができるので、感度指向性を改善するのに多大なコストを必要としない。

本発明において、前記第１ホルダー部材および前記第２ホルダー部材は遮光性材料から構成されており、前記第１ホルダー部材は、第１ホルダー部材側基部と、該第１ホルダー部材側基部から前記受光素子の前側に突出して前記第１遮光部を構成する第１ホルダー部材側突出部と、を備え、前記第２ホルダー部材は、前記第１ホルダー部材側基部に結合される第２ホルダー部材側基部と、該第２ホルダー部材側基部から前記受光素子の前側に突出して前記第２遮光部を構成する第２ホルダー部材側突出部と、を備えていることが好ましい。このように構成すると、第１ホルダー部材および第２ホルダー部材に対して、互いに結合する部分（第１ホルダー部材側基部および第２ホルダー部材側基部）と、第１遮光部および第２遮光部を構成する部分（第１ホルダー部材側突出部および第２ホルダー部材側突出部）を容易に構成することができる。

本発明において、前記第１方向からみたとき、前記第１ホルダー部材側突出部は、前記受光素子が位置する側を中心とする半円形状をもって前記第１ホルダー部材側基部から突出し、前記第２ホルダー部材側突出部は、前記受光素子が位置する側を中心とする半円形状をもって前記第２ホルダー部材側基部から突出していることがこのましい。このように構成すると、受光素子の中心光軸の延在方向を含む角度範囲にわたってスリット状の光入射口を形成する場合でも、第１ホルダー部材側突出部および第２ホルダー部材側突出部が小さくて済む。それ故、光検出器の小型化を図ることができる。

本発明において、前記受光素子の光入射側に、前記第１方向からみたとき、前方に凸曲面を向けたレンズを備えていることが好ましい。このように構成すると、スリットから入射した光を確実に受光素子に導くことができきる。

本発明においては、前記受光素子の光入射側に透光性部材を備え、前記第１遮光部および前記第２遮光部は、前記透光性部材に形成された遮光層により構成してもよい。

この場合、前記透光性部材は、前記第１方向からみたとき、前方に凸曲面を向けたレンズであることが好ましい。このように構成すると、光検出器に向かう光を効率よく受光素子に導くことができるので、光検出器の感度自身を高めることができる。

本発明において、前記受光素子は、例えば、少なくとも赤外光を検出するように構成される。かかる光検出器であれば、赤外光を利用した光学式位置検出装置に用いることができる。かかる光学式位置検出装置は、検出領域内の対象物体の位置を光学的に検出する装置であって、前記検出領域に向けて赤外光からなる位置検出光を出射して、当該検出領域に前記位置検出光の強度分布を形成する位置検出用光源装置と、前記対象物体の位置を検出する位置検出部と、を有し、前記光検出器は、前記検出領域に受光部を向け、前記検出領域において前記対象物体により反射した前記位置検出光を受光し、前記位置検出部は、前記光検出器の受光結果に基づいて前記対象物体の位置を検出する。

かかる構成の光学式位置検出装置では、検出領域の面内方向に位置検出光の強度分布を形成し、かかる検出領域において対象物体により反射した位置検出光を光検出器で検出する。このため、多数の光検出器を用いなくても、位置検出を行なうことができる。

本発明を適用した光学式位置検出装置は、例えば、位置検出機能付き表示装置に用いられる。この場合、位置検出機能付き表示装置は、前記検出領域に対して重なる領域に画像を形成する画像生成装置を有することになる。本発明に係る位置検出機能付き表示装置は、投射型表示装置等の各種表示装置の他、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、銀行の端末等の電子機器に用いられる。

本発明を適用した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。 本発明を適用した位置検出機能付き表示装置をスクリーン部材に対して直交する側からみたときの様子を模式的に示す説明図である。 本発明を適用した光学式位置検出装置の基本構成を示す説明図である。 本発明を適用した光学式位置検出装置において光検出器で用いたフォトダイオードの感度指向性を示す説明図である。 本発明を適用した光学式位置検出装置で用いた光検出器の説明図である。 図５に示す光検出器の分解斜視図である。 本発明を適用した光学式位置検出装置に用いた光検出器の改良例の説明図である。 本発明を適用した光学式位置検出装置に用いた別の光検出器の正面図である。 本発明を適用した光学式位置検出装置に用いたさらに別の光検出器の正面図である。 本発明を適用した光学式位置検出装置に用いた別の位置検出用光源装置の説明図である。 本発明を適用した光学式位置検出装置における光検出器の別のレイアウトを示す説明図である。 本発明の変形例１に係る光学式位置検出装置および光学式位置検出装置の分解斜視図である。 本発明の変形例１に係る光学式位置検出装置および光学式位置検出装置の断面構成を示す説明図である。 本発明の変形例２に係る光学式位置検出装置および光学式位置検出装置の分解斜視図である。 本発明の変形例２に係る光学式位置検出装置および光学式位置検出装置の断面構成を示す説明図である。 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。なお、以下の説明においては、検出領域内における面内方向をＸＹＺ直交座標におけるＸＹ面とし、検出領域内における面内方向に直交する方向をＺ軸方向として説明する。

［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］
（位置検出機能付き表示装置の全体構成）
図１は、本発明を適用した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り、図１（ａ）、（ｂ）は、位置検出機能付き表示装置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１（ａ）、（ｂ）に示す位置検出機能付き表示装置１００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、画像生成装置２００によって表示された画像に基づいて指等の対象物体を検出領域１０Ｒに接近させた際、対象物体Ｏｂの平面的な位置（Ｘ座標位置およびＹ座標位置）を検出する。

詳しくは後述するように、光学式位置検出装置１０は、赤外光からなる位置検出光を放出する複数の位置検出用光源１２を備えた位置検出用光源装置１１と、検出領域１０Ｒに受光部１５１を向けた光検出器１５とを有している。本形態において、位置検出用光源装置１１は、ＸＹ平面に平行に配置された導光板１３も備えている。光検出器１５は、フォトダイオードやフォトトランジスター等の受光素子１５０を備えている。

本形態において、画像生成装置２００は投射型であり、導光板１３の前面側（入力操作側）に重ねて配置されたスクリーン部材２２０と、スクリーン部材２２０の一方面２２０ｓ側に表示光を拡大投射する画像投射装置２５０とを有しており、画像生成装置２００は、スクリーン部材２２０上に画像表示領域２０Ｒを有している。かかるスクリーン部材２２０に対して画像投射装置２５０が位置する一方面２２０ｓ側には、光学式位置検出装置１０の検出領域１０Ｒが位置し、スクリーン部材２２０の他方面２２０ｔ側には、導光板１３および位置検出用光源１２を備えた位置検出用光源装置１１が配置されている。本形態において、画像表示領域２０Ｒは検出領域１０Ｒと略重なる領域である。

本形態において、スクリーン部材２２０としては、以下に説明する各種のものを用いることができるが、いずれの場合も、赤外光を通過可能な材質からなる。まず、スクリーン部材２２０としては、表面に白い塗料が塗ってある布地や、エンボス加工された白いビニール素材からなるホワイトスクリーンを用いることができる。また、スクリーン部材２２０としては、光の反射率を高めるために高銀色としたシルバースクリーンを用いることができる。さらに、スクリーン部材２２０としては、布地表面に樹脂加工を行なって光の反射率を高めたパールスクリーンや、表面に細かいガラス粉末が塗布して光の反射率を高めたピーススクリーンを用いることもできる。かかるスクリーン部材２２０は、吊下型の手動式の受光素子付きスクリーン、あるいは電動式の受光素子付きスクリーンとして構成される。

なお、図１（ａ）、（ｂ）には、スクリーン部材２２０の正面に画像投射装置２５０が配置された例を示してあるが、画像投射装置２５０については、図１（ｂ）に一点鎖線で示すように、斜め方向からスクリーン部材２２０に向けて表示光を投射する場合もある。

（光学式位置検出装置１０の基本構成）
図２は、本発明を適用した位置検出機能付き表示装置をスクリーン部材に対して直交する側からみたときの様子を模式的に示す説明図である。図３は、本発明を適用した光学式位置検出装置１０の基本構成を示す説明図であり、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、光学式位置検出装置１０の断面構成を模式的に示す説明図、光学式位置検出装置に用いた導光板１３等の構成を示す説明図、および導光板１３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。なお、図３では、Ｚ軸方向を上下方向として表してある。

図２および図３（ａ）、（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、位置検出用光源装置１１は、略長方形の平面形状を有する導光板１３を備えており、導光板１３の側端面１３ｍでは、長辺に相当する辺部分１３ｋ、１３ｌ同士がＹ軸方向で対向し、短辺に相当する辺部分１３ｉ、１３ｊ同士がＸ軸方向で対向している。かかる導光板１３の形状に対応して、光学式位置検出装置１０は、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを放出する４つの位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄ（図１に示す位置検出用光源１２）を有しており、導光板１３は、側端面１３ｍに、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄが入射する４つの光入射部１３ａ〜１３ｄを備えている。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）に備えており、かかる光出射面１３ｓと側端面１３ｍとは直交している。光学式位置検出装置１０は、検出領域１０Ｒに受光部１５１を向けた光検出器１５を備えている。

本形態において、４つの位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄおよび４つの光入射部１３ａ〜１３ｄはいずれも、導光板１３の角部分１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ、１３ｈに設けられている。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。

導光板１３は、ポリカーボネートやアクリル樹脂等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）等が設けられており、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。なお、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―化を図るために、プリズムシートや光散乱板等の光学シートが配置される場合もある。

位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄ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、赤外光からなる位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを発散光として放出する。位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの種類は、特に限定されないが、可視光とは波長分布が異なるか、点滅等の変調が加えられることで発光態様が異なればよい。また、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄ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）、あるいは９５０ｎｍ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Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄ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、対角位置の位置検出用光源は対になって第１光源を構成し、他の２つの位置検出用光源は対になって第２光源を構成している。また、４つの位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄのうち、隣り合う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光源対を構成することもある。

検出領域１０Ｒは、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄが視認側（操作側）に出射される平面的な領域であり、対象物体Ｏｂによる反射光が生じうる領域である。本形態において、検出領域１０Ｒの平面形状は、矩形状であり、四つの辺部分のうちの１つの辺部分の長さ方向の略中央部分に光検出器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。なお、光検出器１５は、短辺に相当する辺部分に配置することもできる。

図３に示すように、本形態の位置検出機能付き表示装置１００において、４つの位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄに対しては光源駆動部４６０が設けられ、光検出器１５に対しては位置検出部４５０が設けられている。

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、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、光出射面１３ｓから出射される。また、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。従って、導光板１３から検出領域１０Ｒに出射される位置検出光Ｌ２ａの光量は、図３（ｃ）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する強度分布を有することになる。また、検出領域１０Ｒに出射される位置検出光Ｌ２ｂの光量は、図３（ｃ）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強度分布を有することになる。

（ＸＹ座標を検出するための基本原理）
上記光検出器１５での検出に基づいて対象物体ＯｂのＸＹ座標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、その一例としては、位置検出部４５０において、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等が挙げられる。また、位置検出部４５０において、二つの位置検出光の検出光量の差を求め、この差から、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。これらいずれの方法においても、光検出器１５からの出力値をそのまま演算に用いる方法、光検出器１５を介してキャパシタに蓄電あるいは放電させてキャパシタの端子間電圧が所定の電圧になるまでの時間を演算に用いる方法等を挙げることができる。いずれの場合も、以下に説明する性質を利用したものである。

まず、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１３ａ〜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。同様に、位置検出光Ｌ２ｃ、Ｌ２ｄも導光板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。従って、検出領域１０Ｒに指等の対象物体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上記光検出器１５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３（ｃ）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３（ｃ）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、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とし、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、位置検出光Ｌ２ａの減衰係数、および検出光量をｆａ、およびＧａとし、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、光検出器１５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直線関係があれば、この直線関係を予め設定しておくことで、対象物体Ｏｂの位置情報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、位置検出用光源１２Ａと位置検出用光源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。

従って、対象物体Ｏｂの矢印Ａ方向の位置情報は、位置検出用光源１２Ａと位置検出用光源１２Ｂを相互に逆相で駆動することで取得することができる。また、対象物体Ｏｂの矢印Ｂ方向の位置情報は、位置検出用光源１２Ｃと位置検出用光源１２Ｄを相互に逆相で駆動することで取得することができる。それ故、制御系において上記Ａ方向とＢ方向の検出動作を順次行って対象物体ＯｂのＸＹ平面上の位置座標を取得できる。

上記のように、光検出器１５により検出される位置検出光の光量比に基づいて対象物体Ｏｂの検出領域１０Ｒ内の平面位置情報を取得するにあたって、例えば、位置検出部４５０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、論理回路等のハードウェアを用いた位置検出部４５０で処理を行う構成を採用することもできる。かかる位置検出部４５０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。

（本形態の検出方法）
本形態の光学式位置検出装置１０において、検出領域１０Ｒにおける対象物体ＯｂのＸ座標位置を検出するには、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、かつ、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄと位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｃとを逆相で駆動する。すなわち、光源駆動部４６０は、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄを点灯させ、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｃを消灯させてＸ軸方向の一方方向が高い強度分布を形成するＸ座標検出用第１期間と、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｃを点灯させ、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄを消灯させてＸ軸方向の他方方向の出射強度が高い強度分布を形成するＸ座標検出用第２期間とを交互に設定する。従って、位置検出部４５０において、Ｘ座標検出用第１期間とＸ座標検出用第２期間とにおける光検出器１５の検出値の比や差を用いれば、検出領域１０Ｒでの対象物体ＯｂのＸ座標を検出することができる。

また、検出領域１０Ｒにおける対象物体ＯｂのＹ座標位置を検出するには、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とを逆相で駆動する。すなわち、光源駆動部４６０は、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃを点灯させ、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄを消灯させてＹ軸方向の一方方向が高い強度分布を形成するＹ座標検出用第１期間と、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄを点灯させ、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃを消灯させてＹ軸方向の他方方向の出射強度が高い強度分布を形成するＹ座標検出用第２期間とを交互に設定する。従って、位置検出部４５０において、Ｙ座標検出用第１期間とＹ座標検出用第２期間とにおける光検出器１５の検出値の比や差を用いれば、検出領域１０Ｒでの対象物体ＯｂのＹ座標を検出することができる。

なお、４つの位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄを同時に点灯させてＺ軸方向に位置検出光の強度分布を形成し、Ｚ座標の検出を行なってもよい。

（光学式位置検出装置１０の詳細構成）
図４は、本発明を適用した光学式位置検出装置１０において光検出器１５で用いたフォトダイオードの感度指向性を示す説明図である。図５は、本発明を適用した光学式位置検出装置で用いた光検出器１５の説明図であり、図５（ａ）、（ｂ）は、光検出器１５の斜視図、および光検出器１５の正面図である。図６は、図５に示す光検出器１５の分解斜視図であり、図６（ａ）、（ｂ）は、斜め上方からみた光検出器１５の分解斜視図、および斜め下方からみた光検出器１５の分解斜視図である。

図１〜図３に示す光検出器１５は、受光素子１５０としてフォトダイオードを備えており、かかるフォトダイオードは、図４に示す感度指向性を備えている。図４には、光検出器１５の中心光軸に対して成す角度Φと感度ｆ（Φ）との関係が示されており、光検出器１５の中心光軸の側（正面）での感度ｆ（Φ）を１．０として示してある。図４に示すように、受光素子１５０の感度ｆ（Φ）は、中心光軸の側（正面）で最高であり、光検出器１５の中心光軸となす角度Φが大きくなるに伴って感度ｆ（Φ）が低下し、中心光軸に対して９０°を成す角度方向での感度ｆ（Φ）は０となる。ここで、受光素子１５０の中心光軸に対して成す角度Φが片側３０°以下の角度範囲（中心光軸を中心に６０°の角度範囲）では、感度ｆ（Φ）が０．８７以上であり、かかる高感度角度範囲であれば、図３を参照して説明した位置検出を精度よく行うことができる。また、受光素子１５０の中心光軸に対して成す角度Φが片側６０°以下の角度範囲（中心光軸を中心に１２０°の角度範囲）では、感度ｆ（Φ）が０．５０以上であり、かかる高感度角度範囲でも、図３を参照して説明した位置検出を十分行うことができる。これに対して、光検出器１５の中心光軸に対して成す角度Φが片側６０°を超えると、感度ｆ（Φ）が低下し、かかる角度範囲では検出誤差が大となる。

本形態では、図４に示す感度指向性に基づいて、光検出器１５の高感度角度範囲（片側６０°）で受光された結果に基づいて位置検出を行なう。但し、図４から分るように、かかる高感度角度範囲でも感度ｆ（Φ）は１〜０．５の範囲で変動する。

そこで、本形態では、図５および図６に示すように、光検出器１５については、受光素子１５０とホルダー部材１５５とによって構成し、かかるホルダー部材１５５を指向性調整部材として用いて、受光素子１５０の中心光軸Ｌ１５０側での入射光量と中心光軸Ｌ１５０から離間した角度方向での入射光量との差を圧縮する。

本形態において、ホルダー部材１５５は、受光素子１５０に対してＺ軸方向の一方側に配置された黒色の樹脂成形品からなる第１ホルダー１５６と、受光素子１５０に対してＺ軸方向の他方側で、受光素子１５０を第１ホルダー部材１５６との間に挟む黒色の樹脂成形品からなる第２ホルダー部材１５７とを備えている。かかるホルダー部材１５５（第１ホルダー部材１５６および第２ホルダー部材１５７）は、受光素子１５０の中心光軸Ｌ１５０側での光入射口を中心光軸Ｌ１５０から離間した角度方向での光入射口より狭くする。

より具体的には、ホルダー部材１５５では、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、第１ホルダー部材１５６と第２ホルダー部材１５７とによって、受光素子１５０の中心光軸Ｌ１５０側から周方向の両側に延在する延在するスリット１５８が光入射口として形成されており、かかるスリット１５８は、受光素子１５０の中心光軸Ｌ１５０側より中心光軸Ｌ１５０から離間する角度方向においてスリット幅が増大している。

図５（ａ）、（ｂ）および図６（ａ）、（ｂ）に示すように、本形態のホルダー部材１５５を構成するにあたって、第１ホルダー部材１５６は、受光素子１５０の２本のリード線１５０ａ、１５０ｂを保持する略直方体の基部１５６ａ（第１ホルダー部材側基部）と、基部１５６ａの前面から前方に突出した半円板状の遮光用突出部１５６ｂ（第１ホルダー部材側突出部／第１遮光部）とを備えている。第２ホルダー部材１５７も、第１ホルダー部材１５６と同様、略直方体の基部１５７ａ（第２ホルダー部材側基部）と、基部１５７ａの前面から前方に突出した半円板状の遮光用突出部１５７ｂ（第２ホルダー部材側突出部／第２遮光部）とを備えている。ここで、遮光用突出部１５６ｂ、１５７ｂは、Ｚ軸方向からみたとき、受光素子１５０が位置する側を中心とする半円形形状を有している。

本形態の光検出器１５において、受光素子１５０は、第１ホルダー部材１５６の基部１５６ａにおいて第２ホルダー部材１５７と重なる面側で突出するように保持されている。第２ホルダー部材１５７において受光素子１５０と重なる部分には凹部１５７ｅが形成されており、かかる凹部１５７ｅの前方は開放されている。このため、基部１５６ａ、１５７ａが重なるように第１ホルダー部材１５６と第２ホルダー部材１５７とを重なることができるとともに、第１ホルダー部材１５６と第２ホルダー部材１５７とを重ねた状態で、受光素子１５０の受光部１５１は、凹部１５７ｅを介して外部に開放された状態にある。

また、基部１５６ａ、１５７ａの一方の端部には互いに連通する穴１５６ｓ、１５７ｓが形成されているとともに、基部１５６ａ、１５７ａの他方の端部には互いに連通する穴１５６ｔ、１５７ｔが形成されている。このため、穴１５６ｓ、１５７ｓでのネジ止め、および穴１５６ｔ、１５７ｔでのネジ止めによって、第１ホルダー部材１５６と第２ホルダー部材１５７とを基部１５６ａ、１５７ａで結合することができる。また、基部１５６ａ、１５７ａ同士を接着固定して第１ホルダー部材１５６と第２ホルダー部材１５７とを連結してもよい。なお、基部１５６ａにおいて穴１５６ｓの形成領域は凹部１５６ｒになっている。

このように構成したホルダー部材１５５では、第１ホルダー部材１５６と第２ホルダー部材１５７とを連結すると、遮光用突出部１５６ｂと遮光用突出部１５７ｂとの間にスリット１５８が約１８０°の角度範囲にわたって形成され、かかるスリット１５８の奥に受光素子１５０の受光部１５１が位置する。ここで、第１ホルダー部材１５６の遮光用突出部１５６ｂは一定の厚さであるため、遮光用突出部１５６ｂにおいてスリット１５８が位置する側の内面１５６ｃは、受光素子１５０の中心光軸Ｌ１５０と平行な面である。これに対して、第２ホルダー部材１５７の遮光用突出部１５７ｂは、スリット１５８が位置する側とは反対側の外面が受光素子１５０の中心光軸Ｌ１５０と平行な面であるが、スリット１５８が位置する側の内面１５７ｃは、テーパー面になっている。このため、遮光用突出部１５７ｂの中心光軸Ｌ１５０側の厚さｔａは、中心光軸Ｌ１５０から離間した角度方向における厚さｔｂよりも厚い。このため、スリット１５８の幅寸法は、中心光軸Ｌ１５０に対して成す角度が大きくなるに伴って大きくなっており、スリット１５８の中心光軸Ｌ１５０側での幅寸法Ｇａは、中心光軸Ｌ１５０から離間する角度方向における幅寸法Ｇｂよりも狭い。ここで、スリット１５８の幅寸法は、中心光軸Ｌ１５０が位置する側から周方向の両端部に向けて連続的に拡張しており、光検出器１５での感度ｆ（Φ）の変化を相殺する。例えば、スリット１５８の各角度位置における幅寸法は、感度ｆ（Φ）の逆数になっている。なお、スリット１５８の幅寸法については、中心光軸Ｌ１５０が位置する側から周方向の両端部に向けて階段状に拡張している構成を採用してもよい。また、光検出器１５は、片側６０°の範囲で使用されるだけであるが、スリット１５８は片側９０°の範囲に形成されている。

このように構成した光検出器１５において、受光素子１５０単独では、片側６０°の角度範囲で感度ｆ（Φ）が１〜０．５０の範囲で変動していたが、受光素子１５０とホルダー部材１５５と組み合わせると、受光素子１５０の中心光軸Ｌ１５０側での光入射口は、中心光軸Ｌ１５０から離間した角度方向での光入射口より狭いため、片側６０°の範囲での感度ｆ（Φ）が一定である。すなわち、光検出器１５では、片側６０°の全範囲において、感度ｆ（Φ）を図４に示す角度６０°での感度（＝０．５０）に合わせてある。従って、図５に示す光検出器１５では、片側６０°の高感度角度範囲の範囲全体において、感度ｆ（Φ）が同等である。

なお、本形態の第１ホルダー部材１５６の底部には凹部１５６ｅが形成されており、かかる凹部１５６ｅの端部には、基部１５６ａを貫通する溝状貫通穴１５６ｇが形成されている。また、基部１５６ａにおいて第２ホルダー部材１５７と重なる面には、溝状貫通穴１５６ｇが開口する部分が凹部１５６ｆになっており、第２ホルダー部材１５７において凹部１５６ｆと重なる部分には凹部１５７ｆが形成されている。さらに、凹部１５７ｆは、受光素子１５０が収容される凹部１５７ｅと繋がっている。このため、図５に示すホルダー部材１５５では、受光素子１５０をフレキシブル配線基板（図示せず）に面実装した状態で使用する場合、フレキシブル配線基板を凹部１５６ｆ、１５７ｆ、および溝状貫通穴１５６ｇを通して外側に引き出すことができる。

（本形態の主な効果）
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では、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄが導光板１３の光出射面１３ｓから出射され、これが導光板１３の出射側に配置された対象物体Ｏｂによって反射されると、この反射光が光検出器１５によって検出される。ここで、検出領域１０Ｒにおける位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの強度と位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄからの距離とが所定の相関性を有しているので、光検出器１５を介して得られた受光強度から対象物体ＯｂのＸＹ座標を検出することができる。かかる検出方式によれば、多数の光源や受光素子を用いなくても位置検出を行なうことができる。また、スクリーン部材２２０の一方面２２０ｓ側に位置検出光の光強度分布を形成すればよく、必ずしもスクリーン部材２２０の前側に導光板１３を配置する必要がないので、スクリーン部材２２０に画像を表示するタイプの位置検出機能付き表示装置１００を構成するのに適している。

また、本形態では、光検出器１５は、受光素子１５０の中心光軸側での入射光量と中心光軸Ｌ１５０から離間した角度方向での入射光量との差を圧縮するホルダー部材１５５を備えている。このため、光検出器１５で利用した高感度角度範囲内に感度指向性があっても、かかる感度指向性をホルダー部材１５５によって緩和することができるので、位置検出精度を高めることができる。しかも、本形態では、受光素子１５０を光学式位置検出装置１０に搭載するためのホルダー部材１５５を利用して受光素子１５０の感度指向性を補正している。それ故、受光素子１５０を光学式位置検出装置１０に搭載するのに便利であるとともに、ホルダー部材１５５の構成を変更するだけで済むので、多大なコストを必要としない。

また、ホルダー部材１５５は、受光素子１５０の中心光軸側での光入射口を中心光軸から離間した角度方向での光入射口より狭くする２つのホルダー部材（第１ホルダー部材１５６および第２ホルダー部材１５７）からなる。このため、光入射口の大小という簡単な構成で、光検出器１５において高感度角度範囲として利用した角度範囲内での感度指向性を緩和することができるので、位置検出精度を高めることができる。しかも、第１ホルダー部材１５６および第２ホルダー部材１５７は、受光素子１５０の中心光軸側から中心光軸から離間した角度方向側に向けて延在するスリット１５８を光入射口として備えている。このため、スリット幅を連続的あるいは段階的に変化させることにより、光検出器１５で利用した高感度角度範囲内での感度指向性を効果的に相殺することができるので、位置検出精度を高めることができる。

しかも、第１ホルダー部材１５６および第２ホルダー部材１５７に半円形状に形成した遮光用突出部１５６ｂ、１５７ｂを第１遮光部および第２遮光部として利用しているため、受光素子１５０の中心光軸Ｌ１５０の延在方向を含む角度範囲にわたってスリット１５８（光入射口）を形成する場合でも、遮光用突出部１５６ｂ、１５７ｂが小さくて済む。それ故、光検出器１５の小型化を図ることができる。

［光検出器１５０の改良例］
図７は、本発明を適用した光学式位置検出装置１０に用いた光検出器１５の改良例の説明図であり、図７（ａ）、（ｂ）は、斜め上方からみた光検出器１５の分解斜視図、および受光素子１５０の平面図である。なお、本形態の光検出器１５の基本的な構成は、図５および図６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（ａ）に示すように、本形態でも、上記実施の形態と同様、受光素子１５０は、第１ホルダー部材１５６および第２ホルダー部材１５７からなるホルダー部材１５５に保持されている。ここで、光検出器１５は、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、受光素子１５０の光入射側に透光性部材１５９を備えており、かかる透光性部材１５９は、Ｚ軸方向からみたとき、前方に凸曲面１５９ｅを向けたレンズである。かかる構成によれば、図５（ａ）、（ｂ）を参照して説明したスリット１５８に入射した光を確実に受光素子１５０に導くことができるという利点がある。

［光検出器１５の変形例１］
図８は、本発明を適用した光学式位置検出装置１０に用いた別の光検出器１５の正面図である。なお、本形態の光検出器１５の基本的な構成は、図５および図６を参照して説明した構成と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。

図８に示すように、本形態でも、ホルダー部材１５５を用いて、スリット１５８の幅寸法を、中心光軸Ｌ１５０に対して成す角度が大きくなるに伴って増大させる。かかるホルダー部材１５５において、本形態では、第１ホルダー部材１５６においてスリット１５８が位置する側の内面１５６ｃ、および第２ホルダー部材１５７においてスリット１５８が位置する側の内面１５７ｃの双方がテーパー面になっている。このため、スリット１５８の幅寸法は、中心光軸Ｌ１５０に対して成す角度が大きくなるに伴って大きくなっており、スリット１５８の中心光軸Ｌ１５０側での幅寸法Ｇａは、中心光軸Ｌ１５０から離間する角度方向における幅寸法Ｇｂよりも狭い。ここで、スリット１５８の幅寸法は、中心光軸Ｌ１５０が位置する側から周方向の両端部に向けて連続的に拡張しており、光検出器１５での感度ｆ（Φ）の変化を相殺する。その他の構成は、図５および図６を参照して説明したホルダー部材１５５と同様であるため、説明を省略する。

［光検出器１５の変形例２］
図９は、本発明を適用した光学式位置検出装置１０に用いたさらに別の光検出器１５の説明図であり、図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、光検出器１５の斜視図、平面図、および正面図である。

図９に示すように、本形態の光検出器１５は、受光素子１５０の光入射側に透光性部材１５９を備えており、本形態において、透光性部材１５９は、Ｚ軸方向からみたとき、前方に凸曲面１５９ｅを向けたレンズである。かかる構成の光検出器１５において、透光性部材１５９の凸曲面１５９ｅには、受光素子１５０の中心光軸Ｌ１５０に直交するＺ軸方向において受光素子１５０に対して一方側には黒色の第１遮光層１５９ａ（第１遮光部）が形成されており、Ｚ軸方向において受光素子１５０に対して他方側には黒色の第２遮光層１５９ｂ（第２遮光部）が形成されている。このため、第１遮光層１５９ａと第２遮光層１５９ｂとの間には、受光素子１５０の中心光軸Ｌ１５０の延在方向を含む角度範囲にわたってスリット１５９ｓ（光入射口）が形成されている。

ここで、第１遮光層１５９ａおよび第２遮光層１５９ｂにおいてスリット１５９ｓ側の端部はテーパー面になっている。このため、スリット１５９ｓの幅寸法は、中心光軸Ｌ１５０に対して成す角度が大きくなるに伴って大きくなっており、スリット１５９ｓの中心光軸Ｌ１５０側での幅寸法Ｇａは、中心光軸Ｌ１５０から離間する角度方向における幅寸法Ｇｂよりも狭い。ここで、スリット１５９ｓの幅寸法は、中心光軸Ｌ１５０が位置する側から周方向の両端部に向けて連続的に拡張しており、光検出器１５での感度ｆ（Φ）の変化を相殺する。例えば、スリット１５９ｓの各角度位置における幅寸法は、感度ｆ（Φ）の逆数になっている。なお、スリット１５９ｓの幅寸法については、中心光軸Ｌ１５０が位置する側から周方向の両端部に向けて階段状に拡張している構成を採用してもよい。

このように構成した光検出器１５においても、片側６０°の高感度角度範囲の範囲全体において、感度ｆ（Φ）が同等である。また、透光性部材１５９は、集光レンズとして機能するため、受光素子１５０への入射光量が増大する。従って、光検出器１５の感度自身が高い。それ故、本形態の光検出器１５を用いた光学式位置検出装置１０では位置検出精度が高い。

かかる構成の光検出器１５については、そのまま光学式位置検出装置１０に搭載することができる。また、光検出器１５については、図５および図６を参照して説明したホルダー部材１５５に搭載して光学式位置検出装置１０に搭載してもよい。この場合、ホルダー部材１５５に形成したスリット１５８については、周方向の全体で等しいスリット幅になっている構成を採用してもよい。

［別の位置検出用光源装置１１の構成］
図１０は、本発明を適用した光学式位置検出装置１０に用いた別の位置検出用光源装置１１の説明図である。上記実施の形態では、位置検出用光源装置１１として、導光板１３を用いたが、図１０に示すように、スクリーン部材２２０の背面側において、検出領域１０Ｒに対してＺ軸方向で対向する位置に、複数の位置検出用光源１２が配列された基板１２０を設け、導光板を有しない構成の位置検出用光源装置１１を採用してもよい。

かかる構成の場合にも、対象物体ＯｂのＸ座標位置を検出する際、複数の位置検出用光源１２のうち、Ｘ方向で離間する位置検出用光源１２の一方のみを点灯させれば、位置検出光の強度分布を形成することができる。また、対象物体ＯｂのＹ座標位置を検出する際、複数の位置検出用光源１２のうち、Ｙ方向で離間する位置検出用光源１２の一方のみを点灯させれば、位置検出光の強度分布を形成することができる。

［光検出器１５の別のレイアウト例］
図１１は、本発明を適用した光学式位置検出装置１０における光検出器１５の別のレイアウトを示す説明図である。上記実施の形態では、光検出器１５を検出領域１０Ｒの辺部分に配置したが、検出領域１０Ｒの角部分に光検出器１５を配置してもよい。かかる構成によれば、光検出器１５を検出領域１０Ｒに近接させた場合、光検出器１５への入射角度範囲には９０°である。このため、光検出器１５を検出領域１０Ｒに近接させることができる分、光学式位置検出装置１０の小型化を図ることができる。

［他の実施の形態］
上記実施の形態では、光検出器１５を１つ用いたが、２つ以上の光検出器１５を用いる場合に本発明を適用してもよい。

上記実施の形態では、横長のスクリーン部材２２０に本発明を適用したが、縦長のスクリーン部材２２０を用いた場合に本発明を適用してもよい。上記実施の形態では、スクリーン部材２２０の他方面２２０ｔ側に位置検出用光源装置１１を配置したが、スクリーン部材２２０の一方面２２０ｓ側に位置検出用光源装置１１を配置してもよい。また、位置検出用光源装置１１については画像投射装置２５０に設けてもよい。

上記実施の形態では、投射型表示装置に用いられるスクリーン装置に本発明を適用したが、電子黒板に用いられるスクリーン装置に本発明を適用してもよい。

上記実施の形態では、光学式位置検出装置１０に用いた光検出器１５を例示したが、光学式位置検出装置１０以外の装置、例えば、監視装置等に用いる光検出器１５に本発明を適用してもよい。

［位置検出機能付き表示装置１００の変形例］
上記実施の形態では位置検出機能付き表示装置１００を投射型表示装置や電子黒板に適用した例であったが、図１２〜図１５に示すように、直視型の表示装置を画像生成装置２００として採用すれば、図１６を参照して後述する電子機器に用いることができる。

（位置検出機能付き表示装置１００の変形例１）
図１２および図１３は、本発明の変形例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の分解斜視図、および断面構成を示す説明図である。なお、本形態の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の構成は、上記実施の形態と同様であるため、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。

図１２および図１３に示す位置検出機能付き表示装置１００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、位置検出光を放出する位置検出用光源１２と、導光板１３と、検出領域１０Ｒに受光部１５１を向けた光検出器１５とを備えている。画像生成装置２００は、有機エレクトロルミネッセンス装置やプラズマ表示装置等といった直視型表示装置２０８であり、光学式位置検出装置１０に対して入力操作側とは反対に設けられている。直視型表示装置２０８は、導光板１３に対して平面視で重なる領域に画像表示領域２０Ｒを備えており、かかる画像表示領域２０Ｒは検出領域１０Ｒと平面視で重なっている。

（位置検出機能付き表示装置１００の変形例２）
図１４および図１５は、本発明の変形例２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の説明図であり、図１４および図１５は各々、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の分解斜視図、および断面構成を示す説明図である。なお、本形態の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の構成は、上記実施の形態と同様であるため、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。

図１４および図１５に示す位置検出機能付き表示装置１００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、位置検出光を放出する位置検出用光源１２と、導光板１３と、検出領域１０Ｒに受光部１５１を向けた光検出器１５とを備えている。画像生成装置２００は、直視型表示装置である液晶装置２０９と、透光性のカバー部材３０とを備えている。液晶装置２０９は、導光板１３に対して平面視で重なる領域に画像表示領域２０Ｒを備えており、かかる画像表示領域２０Ｒは検出領域１０Ｒと平面視で重なっている。

本形態の位置検出機能付き表示装置１００において、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に対して導光板１３が位置する側とは反対側には矩形枠状の遮光シート１７が光学シート１６の周囲に配置されている。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〜Ｌ２ｄが漏れるのを防止する。

液晶装置２０９（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が位置する側とは反対側に液晶パネル２０９ａを備えている。本形態において、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、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。

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。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の平面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、液晶パネル２０９ａ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、液晶パネル２０９ａ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、液晶パネル２０９ａ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。

液晶装置２０９は、液晶パネル２０９ａ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に対して液晶パネル２０９ａ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）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は光出射面４３ｓ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、液晶パネル２０９ａの視認側とは反対側で液晶パネル２０９ａ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を液晶パネル２０９ａ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１６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）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。

（電子機器への搭載例）
図１６を参照しながら、図１２〜図１５を参照して説明した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１６は、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。図１６（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１６（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１６（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。

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１６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、ＰＯＳ端末、銀行端末等の電子機器等が挙げられる。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、１１・・位置検出用光源装置、１２、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ・・位置検出用光源、１３・・導光板、１５・・光検出器、１５０・・受光素子、１５１・・受光部、１５５・・ホルダー部材、１５８、１５９ｓ・・スリット（光入射口）、１５９・・透光性部材、４５０・・位置検出部、１００・・位置検出機能付き表示装置、２００・・画像生成装置、Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ、Ｌ２ｃ、Ｌ２ｄ・・位置検出光

Claims (10)

1. 入射光を検出する受光素子を有する光検出器であって、
   前記受光素子の光入射側に、前記受光素子の中心光軸に直交する第１方向において前記受光素子に対して一方側に設けられた第１遮光部と、前記第１方向において前記受光素子に対して他方側に設けられ、前記第１遮光部との間に前記受光素子の中心光軸の延在方向を含む角度範囲にわたって光入射用のスリットを形成する第２遮光部と、を備え、
   前記スリットは、前記受光素子の中心光軸側より当該中心光軸から前記受光素子の中心光軸と前記第１方向とに直交する第２方向に離間する角度方向においてスリット幅が増大していることを特徴とする光検出器。
2. 前記第１遮光部は、前記受光素子を前記第１方向の一方側で保持する第１ホルダー部材に形成され、
   前記第２遮光部は、前記受光素子を前記第１ホルダー部材との間に挟んで当該第１ホルダー部材に重なる第２ホルダー部材に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光検出器。
3. 前記第１ホルダー部材および前記第２ホルダー部材は遮光性材料から構成されており、
   前記第１ホルダー部材は、第１ホルダー部材側基部と、該第１ホルダー部材側基部から前記受光素子の前側に突出して前記第１遮光部を構成する第１ホルダー部材側突出部と、を備え、
   前記第２ホルダー部材は、前記第１ホルダー部材側基部に結合される第２ホルダー部材側基部と、該第２ホルダー部材側基部から前記受光素子の前側に突出して前記第２遮光部を構成する第２ホルダー部材側突出部と、を備えていることを特徴とする請求項２に記載の光検出器。
4. 前記第１方向からみたとき、
   前記第１ホルダー部材側突出部は、前記受光素子が位置する側を中心とする半円形状をもって前記第１ホルダー部材側基部から突出し、
   前記第２ホルダー部材側突出部は、前記受光素子が位置する側を中心とする半円形状をもって前記第２ホルダー部材側基部から突出していることを特徴とする請求項３に記載の光検出器。
5. 前記受光素子の光入射側に、前記第１方向からみたとき、前方に凸曲面を向けたレンズを備えてい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光検出器。
6. 前記受光素子の光入射側に透光性部材を備え、
   前記第１遮光部および前記第２遮光部は、前記透光性部材に形成された遮光層であることを特徴とする請求項１に記載の光検出器。
7. 前記透光性部材は、前記第１方向からみたとき、前方に凸曲面を向けたレンズであることを特徴とする請求項６に記載の光検出器。
8. 前記受光素子は、少なくとも赤外光を検出することを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の光検出器。
9. 請求項８に記載の光検出器を備え、検出領域内の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であって、
   前記検出領域に向けて赤外光からなる位置検出光を出射して、当該検出領域に前記位置検出光の強度分布を形成する位置検出用光源装置と、
   前記対象物体の位置を検出する位置検出部と、
   を有し、
   前記光検出器は、前記検出領域に受光部を向けて、前記検出領域において前記対象物体により反射した前記位置検出光を受光し、
   前記位置検出部は、前記光検出器の受光結果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光学式位置検出装置。
10. 請求項９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、
    前記検出領域に対して重なる領域に画像を形成する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。

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