JP5521995B2 - 光学式位置検出装置および位置検出機能付き機器 - Google Patents
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Description
(全体構成)
図1は、本発明の実施の形態1に係る光学式位置検出装置の全体構成を模式的に示す説明図である。
図2は、本発明の実施の形態1に係る光学式位置検出装置10の光源部20の説明図であり、図2(a)、(b)は、光源部20の斜視図および分解斜視図である。図3は、本発明の実施の形態1に係る光学式位置検出装置10の光源部20をさらに細かく分解した分解斜視図である。図4は、本発明の実施の形態1に係る光学式位置検出装置10の光源部20を上下に分解した様子を示す説明図であり、図4(a)、(b)は、光源部20の上半部の平面構成を示す説明図、および光源部20の下半部の平面構成を示す説明図である。なお、図4(a)では、鍔部で全体が覆われているが、鍔部について一点鎖線で示し、鍔部で覆われている部分も実線で示してある。
図5は、本発明の実施の形態1に係る光学式位置検出装置10における位置検出原理を示す説明図であり、図5(a)、(b)は、光強度分布の説明図、および対象物体が存在する位置情報(方位情報)を取得する方法の説明図である。図6は、本発明の実施の形態1に係る光学式位置検出装置10において対象物体Obの位置を特定する方法を示す説明図である。
本形態の光学式位置検出装置10では、上記の方式で対象物体Obの位置を検出するため、発光素子30の位置や向きに高い精度が求められる。そこで、本形態では、第1基板支持部材51において、凸曲面515の周方向の両端部に形成された切り欠き511a、511bを利用して第1フレキシブル基板41を配置し、第2基板支持部材52において、凸曲面525の周方向の両端部に形成された切り欠き521a、521bを利用して第2フレキシブル基板42を配置する。
以上説明したように、本形態の光学式位置検出装置10では、帯状のフレキシブル基板40に複数の発光素子30が実装されており、複数の発光素子30は各々、検出光L2を出射する。従って、検出光L2の出射空間に位置する対象物体Obで反射した検出光L2を受光部60で受光した結果に基づいて出射空間における対象物体Obの位置を検出することができる。ここで、フレキシブル基板40は、基板支持部材50の凸曲面55に重ねて配置されているため、フレキシブル基板40は、凸曲面55に沿って所定形状に湾曲している。従って、フレキシブル基板40が配置されている位置から広い角度範囲にわたって検出光L2を出射することができるので、広い領域での対象物体Obの位置検出が可能である。また、フレキシブル基板40を基板支持部材50の凸曲面55に沿って湾曲させればよいので、フレキシブル基板40を正確に湾曲させるのに多大な手間を必要とせず、かつ、フレキシブル基板40を湾曲した形状に保持するのも容易である。
図7は、本発明の実施の形態2に係る光学式位置検出装置10の光源部20の説明図であり、図7(a)、(b)は、光源部20の斜視図および分解斜視図である。図8は、本発明の実施の形態2に係る光学式位置検出装置10の光源部20をさらに細かく分解した分解斜視図である。図9は、本発明の実施の形態2に係る光学式位置検出装置10において第2基板支持部材52に第2フレキシブル基板42を取り付けた様子を示す説明図であり、図9(a)、(b)、(c)は、第2フレキシブル基板42を様々な状態に位置決めした様子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、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
図10は、本発明の実施の形態3に係る光学式位置検出装置10の光源部20の説明図であり、図10(a)、(b)は、光源部20の斜視図および分解斜視図である。図11は、本発明の実施の形態3に係る光学式位置検出装置10の光源部20の詳細構成を示す説明図であり、図11(a)、(b)は、光源部20をさらに細かく分解した分解斜視図、および要部の断面図である。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、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
上記実施の形態では、フレキシブル基板40が2枚、並列に配置された構成であったが、1枚のフレキシブル基板40に発光素子30が2列に配置された場合に本発明を適用してもよい。また、上記実施の形態では、第1期間において第1発光素子31が点灯し、第2期間において第2発光素子32が点灯する構成であったが、第1期間および第2期間においても共通の発光素子30が点灯する構成であってもよく、この場合、第1期間および第2期間において発光素子30に供給する駆動電流を変化させれば、第1光強度分布L2Xaおよび第2光強度分布L2Xbを形成することは可能である。
図1〜図11を参照して説明した光学式位置検出装置10は、位置検出機能付き機器等を構成するのに用いることができ、視認面構成部材の視認面に沿って検出光L2を出射すれば、視認面側に位置する対象物体Obの位置を検出することができる。かかる位置検出機能付き機器としては、図12を参照して説明する位置検出機能付きスクリーン装置、図13を参照して説明する位置検出機能付き投射型表示装置、さらには、位置検出機能付きデジタルサイネージ、位置検出機能付きアミューズメント機器等を挙げることができる。
図12を参照して、位置検出機能付き機器として位置検出機能付きスクリーン装置を構成した例を説明する。図12は、本発明を適用した位置検出機能付きスクリーン装置(位置検出機能付き機器)の説明図であり、図12(a)、(b)は、位置検出機能付きスクリーン装置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。なお、本形態の位置検出機能付きスクリーン装置において、光学式位置検出装置10の構成は、図1〜図11を参照して説明した構成と同様であるため、それらの説明を省略する。
図13を参照して、位置検出機能付き機器として位置検出機能付き投射型表示装置を構成した例を説明する。図13は、本発明を適用した位置検出機能付き投射型表示装置(位置検出機能付き機器)の説明図であり、図13(a)、(b)は、位置検出機能付き投射型表示装置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。なお、本形態の位置検出機能付き投射型表示装置において、光学式位置検出装置10の構成は、図1〜図11を参照して説明した構成と同様であるため、共通する部分については同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
Claims (9)
- 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、
検出光を出射する光源部と、
前記検出光の出射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受光部と、
前記受光部での受光結果に基づいて前記出射空間における前記対象物体の位置を検出する位置検出部と、
を有し、
前記光源部は、複数の発光素子と、該複数の発光素子が実装された帯状のフレキシブル基板と、長さ方向で湾曲した凸曲面を有し、当該凸曲面に前記フレキシブル基板が重ねて配置された基板支持部材と、を備え、
当該基板支持部材には、前記フレキシブル基板の端部と重なる位置で前記凸曲面から凹んで当該フレキシブル基板の端部が差し込まれた切り欠きが設けられていることを特徴とする光学式位置検出装置。 - 前記光源部から前記検出光が出射される際、前記凸曲面の長さ方向の一方端から他方端側に向かって出射強度が単調変化してい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。
- 前記フレキシブル基板として、帯状の第1フレキシブル基板と、該第1フレキシブル基板の幅方向で前記第1フレキシブル基板に並列する帯状の第2フレキシブル基板と、を有し、
前記第1フレキシブル基板に実装されている前記複数の発光素子と、前記第2フレキシブル基板に実装されている前記複数の発光素子とは、互いに異なるタイミングで点灯し、
前記第1フレキシブル基板に実装されている前記複数の発光素子では、前記凸曲面の長さ方向の一方端から他方端側に向かって出射強度が増大し、
前記第2フレキシブル基板に実装されている前記複数の発光素子では、前記凸曲面の長さ方向の一方端から他方端側に向かって出射強度が減少してい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。 - 前記切り欠きは、前記フレキシブル基板の長さ方向の端部と重なる位置で前記凸曲面から凹んで当該フレキシブル基板の長さ方向の端部が差し込ま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。
- 前記切り欠きは、前記凸曲面の長さ方向の端部に設けられていることを特徴とする請求項4に記載の光学式位置検出装置。
- 前記フレキシブル基板は、複数枚が前記凸曲面の長さ方向で直列に配置されており、
前記切り欠きは、前記凸曲面の長さ方向の途中位置に設けられていることを特徴とする請求項5に記載の光学式位置検出装置。 - 前記切り欠きは、前記フレキシブル基板の幅方向の一方側端部と重なる位置で前記凸曲面から凹んで当該フレキシブル基板の前記一方側端部が差し込ま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。
- 前記基板支持部材には、前記凸曲面から突出して前記フレキシブル基板の幅方向の他方側端部が当接する鍔部が設けられていることを特徴とする請求項1乃至7の何れか一項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ていることを特徴とする位置検出機能付き機器。
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