KR101162016B1 - 광학식 검출 장치, 표시 장치 및 전자 기기 - Google Patents

Abstract

광학식 검출 장치에 있어서,
광원광을 출사하는 광원부와,
곡선 형상의 라이트 가이드로서, 상기 라이트 가이드의 단부에 위치하며 광원광이 입사하는 광입사면, 및 상기 광입사면으로부터 입사한 상기 광원광이 출사되는 볼록면을 포함하는, 상기 라이트 가이드와,
상기 라이트 가이드의 상기 볼록면으로부터 출사되는 상기 광원광을 수용하며, 상기 볼록면의 법선 방향으로 조사광의 조사 방향을 설정하는 조사 방향 설정부와,
상기 조사광이 대상물에 반사되는 것에 의한 반사광을 수광하는 수광부와,
상기 수광부에서의 수광 결과에 근거하여, 적어도 상기 대상물이 위치하는 방향을 검출하는 검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는
광학식 검출 장치.

Description

광학식 검출 장치, 표시 장치 및 전자 기기{OPTICAL DETECTION DEVICE, DISPLAY DEVICE, AND ELECTRONIC APPARATUS}

본 발명은 광학식 검출 장치, 표시 장치 및 전자 기기 등에 관한 것이다.

휴대전화, 퍼스널 컴퓨터, 카 네비게이션 장치, 매표기, 은행의 단말 등의 전자 기기에서는, 최근, 표시부의 전면으로 터치 패널이 배치된 위치 검출 기능 첨부의 표시 장치가 사용된다. 이 표시 장치에 따르면, 유저는 표시부에 표시된 화상을 참조하면서, 표시 화상의 아이콘 등을 포인팅하거나, 정보를 입력하는 것이 가능해진다. 이러한 터치 패널에 의한 위치 검출 방식으로서는, 예컨대 저항막 방식이나 정전 용량 방식 등이 알려져 있다.

또한, 투사형 표시 장치(프로젝터)나 디지털 서명(digital signature)용의 표시 장치에서는, 휴대전화나 퍼스널 컴퓨터 표시 장치에 비해 그 표시 구역이 넓다. 따라서, 이들 표시 장치에서, 상술한 저항막 방식이나 정전 용량 방식의 터치 패널을 이용해서 위치 검출을 실현하는 것은 어렵다.

또한, 투사형 표시 장치용의 위치 검출 장치의 종래 기술로서는, 예컨대 특허문헌 1, 2에 개시되는 기술이 알려져 있다. 그렇지만, 이 위치 검출 장치에서는, 시스템이 대규모가 되어버리는 등의 문제가 있다.

일본 공개 특허 제 1999-345085 호 일본 공개 특허 제 2001-142643 호

본 발명의 몇가지 형태에 의하면, 넓은 범위에서의 대상물의 센싱이 가능한 광학식 검출 장치, 표시 장치 및 전자 기기 등을 제공할 수 있다.

본 발명의 일 형태는, 광원광을 출사하는 광원부와, 상기 광원부로부터의 상기 광원광을 곡선 형상의 도광 경로를 따라 도광하는 곡선 형상의 라이트 가이드와, 상기 라이트 가이드의 외주측으로부터 출사되는 상기 광원광을 수용하며, 곡선 형상의 상기 라이트 가이드의 내주측으로부터 외주측으로 향하는 방향으로 조사광의 조사 방향을 설정하는 조사 방향 설정부와, 상기 조사광이 대상물에 반사되는 것에 의한 반사광을 수광하는 수광부와, 상기 수광부에서의 수광 결과에 근거하여, 적어도 상기 대상물이 위치하는 방향을 검출하는 검출부를 포함하는 광학식 검출 장치에 관계한다.

본 발명의 일 형태에 따르면, 광원부로부터의 광원광이 라이트 가이드의 곡선 형상의 도광 경로를 따라 도광된다. 그리고 라이트 가이드의 외주측으로부터 출사된 광원광은 라이트 가이드의 내주측으로부터 외주측으로 향하는 방향의 조사광으로서 출사된다. 그리고 이 출사광이 대상물에 의해 반사되면, 그 반사광이 수광부에 의해 수광되고, 수광 결과에 근거하여 대상물의 방향 등이 검출된다. 이러한 구성의 광학식 검출 장치에 따르면, 라이트 가이드의 내주측으로부터 외주측으로 방사상(放射狀)으로 조사광이 출사되고, 그 반사광에 의해 대상물이 검출되게 되기 때문에, 넓은 범위에서의 대상물의 센싱이 가능한 광학식 검출 장치를 실현할 수 있다.

또한 본 발명의 일 형태에서는, 제 2 광원광을 출사하는 제 2 광원부를 포함하고, 상기 라이트 가이드의 일단측의 광입사면에 대하여 상기 광원부가 상기 광원광을 출사함으로써, 제 1 조사광 강도 분포를 상기 대상물의 검출 영역에 형성하고, 상기 라이트 가이드의 타단측의 광입사면에 대하여 상기 제 2 광원부가 상기 제 2 광원광을 출사함으로써, 상기 제 1 조사광 강도 분포와는 강도 분포가 다른 제 2 조사광 강도 분포를 상기 검출 영역에 형성해도 좋다.

이와 같이 하면, 예컨대 1개의 라이트 가이드를 사용하여 제 1, 제 2 조사광 강도 분포를 형성할 수 있기 때문에, 장치의 컴팩트화 등을 도모할 수 있다. 또한, 제 1 조사광 강도 분포를 형성했을 때의 수광 결과와, 제 2 조사광 강도 분포를 형성했을 때의 수광 결과에 근거하여 대상물을 검출할 수 있기 때문에, 환경광 등의 외란광의 영향을 저감한 센싱이 가능하게 되어 검출 정밀도 등을 향상할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 형태에서는, 제 2 광원광을 출사하는 제 2 광원부와, 상기 제 2 광원부로부터의 상기 제 2 광원광을 곡선 형상의 도광 경로를 따라 도광하는 곡선 형상의 제 2 라이트 가이드를 포함하고, 상기 라이트 가이드의 일단측의 광입사면에 대하여 상기 광원부가 상기 광원광을 출사함으로써, 제 1 조사광 강도 분포를 상기 대상물의 검출 영역에 형성하고, 상기 제 2 라이트 가이드의 타단측의 광입사면에 대하여 상기 제 2 광원부가 상기 제 2 광원광을 출사함으로써, 상기 제 1 조사광 강도 분포와는 강도 분포가 다른 제 2 조사광 강도 분포를 상기 검출 영역에 형성해도 좋다.

이와 같이 2개의 라이트 가이드를 이용하면, 출광 특성 조정 등의 광학 설계를 간소화할 수 있다. 또한 제 1 조사광 강도 분포를 형성했을 때의 수광 결과와 제 2 조사광 강도 분포를 형성했을 때의 수광 결과에 근거하여 대상물을 검출할 수 있기 때문에, 환경광 등의 외란광의 영향을 저감한 센싱이 가능하게 되어 검출 정밀도 등을 향상할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 형태에서는, 상기 라이트 가이드와 상기 제 2 라이트 가이드는 상기 라이트 가이드와 상기 조사 방향 설정부가 나란히 늘어서는 방향을 따른 면에 대하여 교차하는 방향으로 나란히 배치되어도 좋다.

이와 같이 하면, 라이트 가이드와 제 2 라이트 가이드를 컴팩트하게 수납할 수 있게 되기 때문에, 장치의 컴팩트화 등을 도모할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 형태에서는, 상기 제 1 조사광 강도 분포는 상기 라이트 가이드의 일단측으로부터 타단측을 향함에 따라서 조사광의 강도가 낮아지는 강도 분포이며, 상기 제 2 조사광 강도 분포는 상기 라이트 가이드의 타단측으로부터 일단측을 향함에 따라서 조사광의 강도가 낮아지는 강도 분포여도 좋다.

이와 같이 하면, 조사 방향에 따라서 강도가 달라지는 듯한 조사광 강도 분포를 형성할 수 있기 때문에, 이러한 강도 분포를 이용하여 대상물을 간소한 처리로 센싱하는 것이 가능해진다.

또한 본 발명의 일 형태에서는, 상기 광원부 및 상기 제 2 광원부의 발광 제어를 실행하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 광원부와 상기 제 2 광원부를 교대로 발광시킴으로써, 상기 제 1 조사광 강도 분포와 상기 제 2 조사광 강도 분포를 교대로 형성하는 제어를 실행해도 좋다.

이와 같이 하면, 제어부가 광원부와 제 2 광원부를 교대로 발광시키는 것만으로, 제 1, 제 2 조사광 강도 분포를 형성하여 대상물을 센싱할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 일 형태에서는, 상기 광원부 및 상기 제 2 광원부의 발광 제어를 실행하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 광원부가 발광하는 기간인 제 1 발광 기간에 있어서의 상기 수광부에서의 검출 수광량과, 상기 제 2 광원부가 발광하는 기간인 제 2 발광 기간에 있어서의 상기 수광부에서의 검출 수광량이 같아지도록 상기 광원부 및 상기 제 2 광원부의 발광 제어를 실행해도 좋다.

이와 같이 하면 제 1 조사광 강도 분포의 형성시의 외란광의 영향과 제 2 조사광 강도 분포의 형성시의 외란광의 영향을 상쇄하는 것 등이 가능하게 되어, 검출 정밀도 등을 향상할 수 있다. 또한, 제 1 발광 기간에서의 검출 수광량과 제 2 발광 기간에서의 검출 수광량이 같아지도록 하는 발광 제어는, 참조용 광원부를 통해 실행하는 발광 제어여도 좋다.

또한, 본 발명의 일 형태에서는, 상기 검출부는, 상기 수광부에서의 수광 결과에 근거하여 상기 대상물까지의 거리를 검출하며, 상기 거리와 상기 대상물의 상기 방향에 근거하여 상기 대상물의 위치를 검출해도 좋다.

이와 같이 하면, 대상물까지의 거리를 구함으로써, 대상물의 방향뿐만 아니라 대상물의 위치에 대해서도 검출할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 일 형태에서는, 상기 조사광의 조사 방향을 상기 대상물의 검출 영역의 면에 따른 방향으로 규제하는 조사 방향 규제부를 포함해도 좋다.

이와 같이 하면, 대상물의 검출 영역에 교차하는 방향으로 조사광이 확대되어버리는 사태를 억지할 수 있기 때문에, 오검출 등의 방지가 가능해진다.

또한, 본 발명의 일 형태에서는, 상기 조사 방향 규제부는 상기 검출 영역의 면에 따른 제 1 슬릿면 및 제 2 슬릿면을 갖는 슬릿이어도 좋다.

이와 같이 하면, 광학식 검출 장치의 케이싱에 슬릿을 마련하는 것만으로 조사광의 조사 방향을 대상물의 검출 영역의 면에 따른 방향으로 규제할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 일 형태에서는, 상기 제 1 슬릿면 및 상기 제 2 슬릿면에는 오목부가 형성되어 있어도 좋다.

이와 같이 하면, 제 1, 제 2 슬릿면에서의 표면 반사를 억제하는 것이 가능하게 되고, 조사광이 확대되어 버리는 사태를 보다 효과적으로 억지하는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명의 다른 형태는 상기의 어느 하나에 기재된 광학식 검출 장치를 포함하는 표시 장치에 관계된다.

또한, 본 발명의 다른 형태는 상기의 어느 하나에 기재된 광학식 검출 장치를 포함하는 전자 기기에 관계된다.

도 1의 (A) 및 도 1의 (B)는 본 실시형태의 광학식 검출 장치, 표시 장치 등의 기본 구성예,
도 2의 (A) 및 도 2의 (B)는 본 실시형태의 검출 방법의 설명도,
도 3의 (A) 및 도 3의 (B)는 본 실시형태의 검출 방법의 설명도,
도 4는 본 실시형태의 광학식 검출 장치의 제 1 구성예,
도 5는 본 실시형태의 광학식 검출 장치의 제 2 구성예,
도 6은 제 2 구성예에서의 라이트 가이드의 배치에 관한 설명도,
도 7의 (A) 및 도 7의 (B)는 본 실시형태의 검출 방법을 설명하기 위한 신호 파형예,
도 8은 광학식 검출 장치의 변형예,
도 9의 (A) 및 도 9의 (B)는 조사 방향 규제부의 설명도,
도 10은 조사 유닛의 상세한 구조예,
도 11은 조사 유닛의 상세한 구조예,
도 12는 조사 유닛의 상세한 구조예,
도 13의 (A) 및 도 13의 (B)는 조사 방향 설정부의 설명도,
도 14의 (A) 내지 도 14의 (C)는 프리즘 시트, 확산 시트의 설명도,
도 15는 조사 방향의 설정 방법에 관한 설명도,
도 16은 검출부 등의 상세한 구성예.

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 본 실시형태는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하는 것이 아니고, 본 실시형태에서 설명되는 구성의 전부가 본 발명의 해결 수단으로서 필수적이라고는 할 수 없다.

1. 기본 구성

도 1의 (A), 도 1의 (B)에 본 실시형태의 광학식 검출 장치 및 이것을 이용한 표시 장치나 전자 기기의 기본 구성예를 도시한다. 도 1의 (A), 도 1의 (B)는 본 실시형태의 광학식 검출 장치를, 액정 프로젝터 혹은 디지털·마이크로 미러·디바이스라고 불리는 투사형 표시 장치(프로젝터)에 적용했을 경우의 예이다. 도 1의 (A), 도 1의 (B)에서는, 서로 교차하는 축을 X축, Y축, Z축(광의로는 제 1, 제 2, 제 3 좌표축)이라고 하고 있다. 구체적으로는, X축 방향을 횡방향으로 하고, Y축 방향을 종방향으로 하며, Z축 방향을 깊이 방향으로 하고 있다.

본 실시형태의 광학식 검출 장치는 조사 유닛(EU)과 수광부(RU)와 검출부(50)를 포함한다. 또한 제어부(60)를 포함한다. 또한, 본 실시형태의 표시 장치(전자 기기)는 광학식 검출 장치와 스크린(20)(광의로는 표시부)을 포함한다. 또한 표시 장치(전자 기기)는 화상 투사 장치(10)(광의로는 화상 생성 장치)를 포함할 수 있다. 또한, 본 실시형태의 광학식 검출 장치, 표시 장치, 전자 기기는 도 1의 (A), 도 1의 (B)의 구성에 한정되지 않고, 그 구성요소의 일부를 생략하거나 다른 구성요소를 추가하는 등의 여러 가지 변형 실시가 가능하다.

화상 투사 장치(10)는 케이싱의 전면측에 마련된 투사 렌즈로부터 스크린(20)을 향해 화상 표시광을 확대 투사한다. 구체적으로는 화상 투사 장치(10)는 칼라 화상의 표시광을 생성하여, 투사 렌즈를 거쳐서 스크린(20)을 향해 출사한다. 이에 의해 스크린(20)의 표시 구역(ARD)에 칼라 화상이 표시되게 된다.

본 실시형태의 광학식 검출 장치는, 도 1의 (B)에 도시하는 바와 같이 스크린(20)의 전방측(Z축 방향측)에 설정된 검출 영역(RDET)에서, 유저의 손가락이나 터치펜 등의 대상물을 광학적으로 검출한다. 이 때문에 광학식 검출 장치의 조사 유닛(EU)은 대상물을 검출하기 위한 조사광(검출광)을 출사한다. 구체적으로는, 조사 방향에 따라서 강도(조도)가 다른 조사광을 방사상으로 출사한다. 이로써 검출 영역(RDET)에는 조사 방향에 따라서 강도가 다른 조사광 강도 분포가 형성된다. 또한 검출 영역(RDET)은 스크린(20)(표시부)의 Z축 방향측(유저측)에 있어서 XY 평면을 따라 설정되는 영역이다.

수광부(RU)는, 조사 유닛(EU)으로부터의 조사광이 대상물에 반사되는 것에 의한 반사광을 수광한다. 이 수광부(RU)는, 예컨대 포토 다이오드(photo diode)나 포토 트랜지스터(photo transistor) 등의 수광 소자에 의해 실현 가능하다. 이 수광부(RU)에는 검출부(50)가 예컨대 전기적으로 접속되어 있다.

검출부(50)는, 수광부(RU)에서의 수광 결과에 근거하여 적어도 대상물이 위치하는 방향 등을 검출한다. 이 검출부(50)의 기능은, 아날로그 회로 등을 갖는 집적 회로장치나, 마이크로 컴퓨터 상에서 동작하는 소프트웨어(프로그램) 등에 의해 실현된다. 예컨대 검출부(50)는, 수광부(RU)의 수광 소자가 대상물로부터의 반사광을 수광함으로써 발생한 검출 전류를 검출 전압으로 변환하고, 수광 결과인 검출 전압에 근거하여 대상물이 위치하는 방향 등을 검출한다. 구체적으로는 검출부(50)는, 수광부(RU)에서의 수광 결과(수광 신호)에 근거하여 대상물까지의 거리(조사 유닛의 배치 위치로부터의 거리)를 검출한다. 그리고, 검출된 거리와 검출된 대상물의 방향(존재 방향)에 근거하여 대상물의 위치를 검출한다. 구체적으로는 검출 영역(RDET)의 XY 평면에서의 X, Y 좌표를 검출한다. 또한, X축 방향을 따라 소정의 거리만큼 이격된 제 1, 제 2 조사 유닛을 마련하도록 해도 좋다. 이 경우에는, 제 1 조사 유닛으로부터의 제 1 조사광이 대상물에 반사되는 것에 의한 제 1 반사광의 수광 결과에 근거하여, 제 1 조사 유닛에 대한 대상물의 방향을 제 1 방향으로서 검출한다. 또한, 제 2 조사 유닛으로부터의 제 2 조사광이 대상물에 반사되는 것에 의한 제 2 반사광의 수광 결과에 근거하여, 제 2 조사 유닛에 대한 대상물의 방향을 제 2 방향으로서 검출한다. 그리고 검출된 제 1, 제 2 방향과, 제 1, 제 2 조사 유닛 간의 거리에 근거하여 대상물의 위치를 검출하면 된다.

제어부(60)는 광학식 검출 장치의 각종 제어 처리를 실행한다. 구체적으로는 조사 유닛(EU)이 갖는 광원부의 발광 제어 등을 실행한다. 이 제어부(60)는 조사 유닛(EU), 검출부(50)에 전기적으로 접속되어 있다. 제어부(60)의 기능은 집적 회로 장치나 마이크로 컴퓨터 상에서 동작하는 소프트웨어 등에 의해 실현 가능하다. 예컨대 제어부(60)는, 조사 유닛(EU)이 제 1, 제 2 광원부를 포함하는 경우에, 이들의 제 1, 제 2 광원부를 교대로 발광시키는 제어를 실행한다. 또한, 전술한 바와 같이 제 1, 제 2 조사 유닛이 마련되는 경우에는, 제 1 조사 유닛에 대한 대상물의 방향을 구하는 제 1 기간에서, 제 1 조사 유닛에 마련되는 제 1, 제 2 광원부를 교대로 발광시키는 제어를 실행한다. 또한, 제 2 조사 유닛에 대한 대상물의 방향을 구하는 제 2 기간에서, 제 2 조사 유닛에 마련되는 제 3, 제 4 광원부를 교대로 발광시키는 제어를 실행한다.

또한 본 실시형태의 광학식 검출 장치는, 도 1의 (A)에 도시하는 투사형 표시 장치에는 한정되지 않고, 각종 전자 기기에 탑재되는 여러 가지 표시 장치에 적용할 수 있다. 또한, 본 실시형태의 광학식 검출 장치를 적용할 수 있는 전자 기기로서는 퍼스널 컴퓨터, 카 네비게이션 장치, 매표기, 휴대 정보 단말 또는 은행의 단말 등의 여러 가지 기기를 상정할 수 있다. 이 전자 기기는, 예컨대 화상을 표시하는 표시부(표시 장치)나, 정보를 입력하기 위한 입력부나, 입력된 정보 등에 근거해서 각종 처리를 실행하는 처리부 등을 포함할 수 있다.

2. 대상물의 검출 방법

다음으로 본 실시형태에 의한 대상물의 검출 방법에 대해서 상세하게 설명한다.

도 2의 (A)에 도시하는 바와 같이 본 실시형태의 광학식 검출 장치(조사 유닛)은, 광원부(LS1)와, 라이트 가이드(LG)와, 조사 방향 설정부(LE)를 포함한다. 또한, 반사 시트(RS)를 포함한다. 그리고 조사 방향 설정부(LE)는 광학 시트(PS) 및 루버 필름(LF)을 포함한다. 또한, 이들 구성요소의 일부를 생략하거나, 다른 구성요소를 추가하는 등의 여러 가지 변형 실시가 가능하다.

광원부(LS1)는 광원광을 출사하는 것이며, LED(발광 다이오드) 등의 발광 소자를 갖는다. 이 광원부(LS1)는 예컨대 적외광(가시광 영역에 가까운 근적외선)의 광원광을 방출한다. 즉, 광원부(LS1)가 발광하는 광원광은 유저의 손가락이나 터치펜 등의 대상물에 의해 효율적으로 반사되는 파장 대역의 빛이나, 외란광이 되는 환경광에 그다지 포함되지 않는 파장 대역의 빛인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 인체의 표면에서의 반사율이 높은 파장 대역의 빛인 850㎚ 부근의 파장의 적외광이나, 환경광에 그다지 포함되지 않는 파장 대역의 빛인 950㎚ 부근의 적외광 등이다.

라이트 가이드(LG)(도광 부재)는, 광원부(LS1)가 발광한 광원광을 도광하는 것이다. 예컨대 라이트 가이드(LG)는 광원부(LS1)로부터의 광원광을 곡선 형상의 도광 경로를 따라 도광하며, 그 형상은 곡선 형상으로 되어 있다. 구체적으로는 도 2의 (A)에서는 라이트 가이드(LG)는 원호 형상으로 되어 있다. 또한, 도 2의 (A)에서는 라이트 가이드(LG)는 그 중심각이 180도인 원호 형상으로 되어 있지만, 중심각이 180도보다 작은 원호 형상이어도 좋다. 라이트 가이드(LG)는, 예컨대 아크릴 수지나 폴리카보네이트(polycarbonate) 등의 투명한 수지 부재 등에 의해 형성된다. 그리고 광원부(LS1)로부터의 광원광은 라이트 가이드(LG)의 일단측[도 2의 (A)에서는 좌측]의 광입사면에 입사된다.

라이트 가이드(LG)의 외주측(B1으로 도시하는 쪽) 및 내주측(B2로 도시하는 쪽)의 적어도 한쪽에는, 라이트 가이드(LG)로부터의 광원광의 출광 효율을 조정하기 위한 가공이 실시되어 있다. 가공 방법으로서는, 예컨대 반사 도트를 인쇄하는 실크 인쇄 방식이나, 스탬퍼나 인젝션으로 요철을 내는 성형 방식이나, 홈 가공 방식 등의 여러 가지 방법을 채용할 수 있다.

프리즘 시트(PS)와 루버 필름(LF)에 의해 실현되는 조사 방향 설정부(LE)(조사광 출사부)는, 라이트 가이드(LG)의 외주측에 마련되어, 라이트 가이드(LG)의 외주측(외주면)으로부터 출사되는 광원광을 수용한다. 그리고 곡선 형상(원호 형상)의 라이트 가이드(LG)의 내주측(B2)으로부터 외주측(B1)을 향하는 방향으로 조사 방향이 설정된 조사광(LT)을 출사한다. 즉, 라이트 가이드(LG)의 외주측으로부터 출사되는 광원광의 방향을, 라이트 가이드(LG)의 예컨대 법선 방향(반경 방향)에 따른 조사 방향으로 설정(규제)한다. 이에 의해, 라이트 가이드(LG)의 내주측으로부터 외주측을 향하는 방향으로, 조사광(LT)이 방사상으로 출사되게 된다.

이러한 조사광(LT)의 조사 방향의 설정은 조사 방향 설정부(LE)의 프리즘 시트(PS)나 루버 필름(LF) 등에 의해 실현된다. 예컨대 프리즘 시트(PS)는 라이트 가이드(LG)의 외주측으로부터 저시각으로 출사되는 광원광의 방향을 법선 방향측으로 세워서 출광 특성의 피크가 법선 방향이 되도록 설정한다. 또한, 루버 필름(LF)은 법선 방향 이외의 방향의 빛(저시각광)을 차광(커트)한다. 또한, 후술하는 바와 같이 조사 방향 설정부(LE)에 확산 시트 등을 마련해도 좋다. 또한, 반사 시트(RS)는 라이트 가이드(LG)의 내주측에 마련된다. 이와 같이 반사 시트(RS)를 내주측에 마련함으로써, 외주측으로의 광원광의 출광 효율을 개선할 수 있다.

그리고 도 2의 (A)에 도시하는 바와 같이, 광원부(LS1)가 라이트 가이드(LG)의 일단측(B3)의 광입사면에 대하여 광원광을 출사함으로써, 제 1 조사광 강도 분포(LID1)가 대상물의 검출 영역[도 1의 (B)의 RDET]에 형성된다. 이 제 1 조사광 강도 분포(LID1)는, 라이트 가이드(LG)의 일단측(B3)으로부터 타단측(B4)을 향함에 따라 조사광의 강도가 낮아지는 강도 분포이다. 즉 도 2의 (A)에서 조사광(LT)의 벡터의 크기가 강도(조도)를 나타내고 있으며, 라이트 가이드(LG)의 일단측(B3)에서는 조사광(LT)의 강도는 가장 크고, 타단측(B4)에서는 강도는 가장 작다. 그리고 라이트 가이드(LG)의 일단측으로부터 타단측을 향함에 따라서, 조사광(LT)의 강도는 단조 감소하고 있다.

한편, 도 2의 (B)에 도시하는 바와 같이, 제 2 광원부(LS2)가 라이트 가이드(LG)의 타단측(B4)의 광입사면에 대하여 제 2 광원광을 출사함으로써, 제 2 조사광 강도 분포(LID2)가 검출 영역에 형성된다. 이 제 2 조사광 강도 분포(LID2)는 제 1 조사광 강도 분포(LID1)와는 강도 분포가 다르고, 라이트 가이드(LG)의 타단측(B4)으로부터 일단측(B3)을 향함에 따라서 조사광의 강도가 낮아지는 강도 분포이다. 즉 도 2의 (B)에서는, 라이트 가이드(LG)의 타단측에서는 조사광(LT)의 강도는 가장 크고, 일단측에서는 강도는 가장 작다. 그리고 타단측으로부터 일단측을 향함에 따라서, 조사광(LT)의 강도는 단조 감소하고 있다.

이러한 조사광 강도 분포(LID1, LID2)를 형성하고, 이들 강도 분포의 조사광에 의한 대상물의 반사광을 수광함으로써, 환경광 등의 외란광의 영향을 최소한으로 억제된, 보다 정밀도 높은 대상물의 검출이 가능해진다. 즉, 외란광에 포함되는 적외 성분을 상쇄하는 것이 가능하게 되어, 이 적외 성분이 대상물의 검출에 미치는 악영향을 최소한으로 억제하는 것이 가능해진다.

예컨대 도 3의 (A)의 E1은, 도 2의 (A)의 조사광 강도 분포(LID1)에서, 조사광(LT)의 조사 방향의 각도와, 그 각도에서의 조사광(LT)의 강도의 관계를 도시하는 도면이다. 도 3의 (A)의 E1에서는, 조사 방향이 도 3의 (B)의 DD1의 방향(좌측 방향)일 경우에 강도가 가장 높아진다. 한편, DD3의 방향(우측 방향)일 경우에 강도가 가장 낮아지고, DD2의 방향에서는 그 중간의 강도가 된다. 구체적으로는 방향(DD1)으로부터 방향(DD3)으로의 각도 변화에 대하여 조사광의 강도는 단조 감소하고 있으며, 예컨대 리니어(직선적)로 변화하고 있다. 또한 도 3의 (B)에서는 라이트 가이드(LG)의 원호 형상의 중심 위치가 광학식 검출 장치의 배치 위치(PE)로 되어 있다.

또한, 도 3의 (A)의 E2는, 도 2의 (B)의 조사광 강도 분포(LID2)에서, 조사광(LT)의 조사 방향의 각도와, 그 각도에서의 조사광(LT)의 강도와의 관계를 도시하는 도면이다. 도 3의 (A)의 E2에서는, 조사 방향이 도 3의 (B)의 DD3의 방향일 경우에 강도가 가장 높아진다. 한편, DD1의 방향일 경우에 강도가 가장 낮아지고, DD2의 방향에서는 그 중간의 강도가 된다. 구체적으로는 방향(DD3)으로부터 방향(DD1)으로의 각도 변화에 대하여 조사광의 강도는 단조 감소하고 있고, 예컨대 리니어로 변화하고 있다. 또한, 도 3의 (A)에서는 조사 방향의 각도와 강도의 관계는 리니어한 관계로 되어 있지만, 본 실시형태는 이에 한정되지 않고, 예컨대 쌍곡선의 관계 등이어도 좋다.

그리고 도 3의 (B)에 도시하는 바와 같이, 각도(θ)의 방향(DDB)에 대상물(OB)이 존재한 것으로 한다. 그러면, 도 2의 (A)와 같이 광원부(LS1)가 발광함으로써 조사광 강도 분포(LID1)를 형성한 경우(E1의 경우)에는, 도 3의 (A)에 도시하는 바와 같이, DDB[각도(θ)]의 방향에 존재하는 대상물(OB)의 위치에서의 강도는 INTa가 된다. 한편, 도 2의 (B)와 같이 광원부(LS2)가 발광함으로써 조사광 강도 분포(LID2)를 형성한 경우(E2의 경우)에는, DDB의 방향에 존재하는 대상물(OB)의 위치에서의 강도는 INTb가 된다.

따라서, 이들 강도(INTa, INTb)의 관계를 구함으로써, 대상물(OB)이 위치하는 방향(DDB)[각도(θ)]을 특정할 수 있다. 그리고 예컨대 후술하는 도 7의 (A), 도 7의 (B)의 방법에 의해 광학식 검출 장치의 배치 위치(PE)로부터의 대상물(OB)의 거리를 구하면, 구해진 거리와 방향(DDB)에 근거해서 대상물(OB)의 위치를 특정할 수 있다. 혹은, 후술하는 도 8에 도시하는 바와 같이 2개의 조사 유닛(EU1, EU2)을 마련하고, EU1 및 EU2의 각 조사 유닛에 대한 대상물(OB)의 방향[DDB1(θ1), DDB2(θ2)]을 구하면, 이들 방향(DDB1, DDB2)과 조사 유닛(EU1, EU2) 사이의 거리(DS)에 의해 대상물(OB)의 위치를 특정할 수 있다.

이러한 강도(INTa, INTb)의 관계를 구하기 위해서, 본 실시형태에서는, 도 1의 (A)의 수광부(RU)가, 도 2의 (A)와 같은 조사광 강도 분포(LID1)를 형성했을 때의 대상물(OB)의 반사광(제 1 반사광)을 수광한다. 이때의 반사광의 검출 수광량을 Ga라고 했을 경우에, 이 Ga가 강도(INTa)에 대응하게 된다. 또한 수광부(RU)가, 도 2의 (B)와 같은 조사광 강도 분포(LID2)를 형성했을 때의 대상물(OB)의 반사광(제 2 반사광)을 수광한다. 이때의 반사광의 검출 수광량을 Gb라고 했을 경우에, 이 Gb가 강도(INTb)에 대응하게 된다. 따라서, 검출 수광량(Ga)과 검출 수광량(Gb)의 관계가 구해지면, 강도(INTa)와 강도(INTb)의 관계가 구해지고 대상물(OB)이 위치하는 방향(DDB)을 구할 수 있다.

예컨대 도 2의 (A)의 광원부(LS1)의 제어량(예컨대 전류량), 변환 계수, 방출광량을 각각 Ia, k, Ea라 한다. 또한 도 2의 (B)의 광원부(LS2)의 제어량(전류량), 변환 계수, 방출광량을 각각 Ib, k, Eb라 한다. 그러면 아래의 식 (1), (2)가 성립한다.

Ea = k·Ia (1)

Eb = k·Ib (2)

또한, 광원부(LS1)로부터의 광원광(제 1 광원광)의 감쇠 계수를 fa라 하고, 이 광원광에 대응하는 반사광(제 1 반사광)의 검출 수광량을 Ga라 한다. 또한, 광원부(LS2)로부터의 광원광(제 2 광원광)의 감쇠 계수를 fb라 하고, 이 광원광에 대응하는 반사광(제 2 반사광)의 검출 수광량을 Gb라 한다. 그러면 아래의 식 (3), (4)가 성립한다.

Ga = fa·Ea = fa·k·Ia (3)

Gb = fb·Eb = fb·k·Ib (4)

따라서, 검출 수광량(Ga, Gb)의 비는 아래의 식 (5)와 같이 표시할 수 있다.

Ga/Gb = (fa/fb)·(Ia/Ib) (5)

여기에서 Ga/Gb는 수광부(RU)에서의 수광 결과로부터 특정할 수 있고, Ia/Ib는 제어부(60)에 의한 조사 유닛(EU)의 제어량으로부터 특정할 수 있다. 그리고 도 3의 (A)의 강도(INTa, INTb)와 감쇠 계수(fa, fb)는 일의의 관계이다. 예컨대 감쇠 계수(fa, fb)가 작은 값이 되고 감쇠량이 클 경우는, 강도(INTa, INTb)가 작은 것을 의미한다. 한편, 감쇠 계수(fa, fb)가 큰 값이 되고 감쇠량이 작을 경우는, 강도(INTa, INTb)가 큰 것을 의미한다. 따라서, 위의 식 (5)로부터 감쇠율의 비(fa/fb)를 구함으로써, 대상물의 방향, 위치 등을 구하는 것이 가능해진다.

보다 구체적으로는, 한쪽의 제어량(Ia)을 Im으로 고정하고, 검출 수광량의 비(Ga/Gb)가 1이 되도록, 다른 쪽의 제어량(Ib)을 제어한다. 예컨대 후술하는 도 7의 (A)와 같이 광원부(LS1, LS2)를 역상으로 교대로 점등시키는 제어를 실행하고, 검출 수광량의 파형을 해석하며, 검출 파형이 관측되지 않도록(Ga/Gb = 1이 되도록), 다른 쪽의 제어량(Ib)을 제어한다. 그리고, 이때의 다른 쪽의 제어량[Ib = Im·(fa/fb)]으로부터, 감쇠 계수의 비(fa/fb)를 구하여, 대상물의 방향, 위치 등을 구한다.

또한 아래의 식 (6), (7)과 같이, Ga/Gb = 1이 되는 동시에 제어량(Ia)과 제어량(Ib)의 합이 일정해지도록 제어해도 좋다.

Ga/Gb = 1 (6)

Im = Ia + Ib (7)

위의 식 (6), (7)을 위의 식 (5)에 대입하면 아래의 식 (8)이 성립한다.

Ga/Gb = 1 = (fa/fb)·(Ia/Ib)

= (fa/fb)·{(Im-Ib)/Ib} (8)

위의 식 (8)로부터, Ib는 아래의 식 (9)와 같이 표시된다.

Ib = {fa/(fa+fb)}·Im (9)

여기에서 α = fa/(fa+fb)로 두면, 위의 식 (9)는 아래의 식 (10)과 같이 표시되고, 감쇠 계수의 비(fa/fb)는 α를 사용하여 아래의 식 (11)과 같이 표시된다.

Ib = α·Im (10)

fa/fb = α/(1-α) (11)

따라서, Ga/Gb = 1이 되는 동시에 Ia와 Ib의 합이 일정값(Im)이 되도록 제어하면, 그때의 Ib 및 Im으로부터 위의 식 (10)에 의해 α를 구하고, 구해진 α를 위의 식(11)에 대입함으로써, 감쇠 계수의 비(fa/fb)를 구할 수 있다. 이에 의해, 대상물의 방향, 위치 등을 구하는 것이 가능해진다. 그리고 Ga/Gb = 1이 되는 동시에 Ia와 Ib의 합이 일정해지도록 제어함으로써, 외란광의 영향 등을 상쇄하는 것이 가능하게 되어, 검출 정밀도의 향상을 도모할 수 있다.

또한, 이상에서는, 도 2의 (A)의 조사광 강도 분포(LID1)와 도 2의 (B)의 조사광 강도 분포(LID2)를 교대로 형성하여, 대상물의 방향, 위치 등을 검출하는 방법에 대해서 설명했다. 하지만, 검출 정밀도의 저하 등을 어느 정도 허용할 수 있는 경우에는, 도 2의 (A)의 조사광 강도 분포(LID1) 또는 도 2의 (B)의 조사광 강도 분포(LID2)의 한쪽만을 형성하여 대상물의 방향, 위치 등을 구하는 것도 가능하다.

3. 구성예

다음으로 본 실시형태의 광학식 검출 장치의 제 1, 제 2 구성예에 대해서 설명한다. 도 4에 광학식 검출 장치의 제 1 구성예를 도시한다.

이 제 1 구성예에서는, 광원부(LS1)가 도 4의 F1으로 도시하는 바와 같이 라이트 가이드(LG)의 일단측에 마련된다. 또한, 제 2 광원부(LS2)가 F2로 도시하는 바와 같이 라이트 가이드(LG)의 타단측에 마련된다. 그리고 광원부(LS1)가 라이트 가이드(LG)의 일단측(F1)의 광입사면에 대하여 광원광을 출사함으로써, 제 1 조사광 강도 분포(LID1)를 대상물의 검출 영역에 형성(설정)한다. 한편, 광원부(LS2)가 라이트 가이드(LG)의 타단측(F2)의 광입사면에 대하여 제 2 광원광을 출사함으로써, 제 1 조사광 강도 분포(LID1)와는 강도 분포가 다른 제 2 조사광 강도 분포(LID2)를 검출 영역에 형성한다.

즉 도 4의 제 1 구성예에서는, 라이트 가이드(LG)의 양단에 광원부(LS1, LS2)를 마련하고, 이들 광원부(LS1, LS2)를 후술하는 도 7의 (A)에 도시하는 바와 같이 역상으로 교대로 점등시킴으로써, 도 2의 (A)의 상태와 도 2의 (B)의 상태를 교대로 만들어 낸다. 즉, 라이트 가이드(LG)의 일단측의 강도가 높아지는 조사광 강도 분포(LID1)와, 라이트 가이드(LG)의 타단측의 강도가 높아지는 조사광 강도 분포(LID2)를 교대로 형성하여 대상물의 반사광을 수광하고, 수광 결과에 근거해서 대상물의 방향 등을 특정한다.

이 제 1 구성예에 따르면, 1개의 라이트 가이드(LG)를 마련하는 것만으로 충분하기 때문에 검출 장치의 컴팩트화 등을 도모할 수 있다.

도 5에 광학식 검출 장치의 제 2 구성예를 도시한다. 제 2 구성예에서는 제 2 라이트 가이드(LG2)가 더 마련되어 있다. 그리고 도 6에 도시하는 바와 같이, 라이트 가이드(LG)와 제 2 라이트 가이드(LG2)는, 라이트 가이드(LG)와 조사 방향 설정부(LE)가 나란히 늘어서는 방향을 따른 면에 교차(직교)하는 방향(DLG)에 있어서 나란히 배치된다. 예컨대, 도 1의 (B)의 검출 영역(RDET)의 면(XY 평면에 평행한 면)에 직교하는 방향(Z축 방향)을 따르도록, 라이트 가이드(LG1, LG2)가 배치된다. 이렇게 하면, 광학식 검출 장치에 라이트 가이드(LG1, LG2)를 컴팩트하게 수납할 수 있게 되기 때문에, 광학식 검출 장치가 대형화되는 것을 억지할 수 있다.

또한 도 5에서는, 도면의 이해가 쉽도록 라이트 가이드(LG1, LG2)가 원호 형상의 반경 방향으로 나란히 배치되도록 도시되어 있지만, 실제로는 라이트 가이드(LG1, LG2)는 도 6과 같은 위치 관계로 배치되어 있다.

또한 도 5에서는, 광원부(LS1)에 더하여, 제 2 광원광을 출사하는 제 2 광원부(LS2)가 마련된다. 그리고 곡선 형상의 라이트 가이드(LG2)는 제 2 광원부(LS2)로부터의 제 2 광원광을 곡선 형상의 도광 경로를 따라 도광한다.

그리고, 라이트 가이드(LG1)의 일단측(G1)의 광입사면에 대하여, 광원부(LS1)가 광원광을 출사함으로써, 제 1 조사광 강도 분포(LID1)를 대상물의 검출 영역에 형성한다. 한편, 제 2 라이트 가이드의 타단측(G2)의 광입사면에 대하여, 제 2 광원부(LS2)가 제 2 광원광을 출사함으로써, 제 1 조사광 강도 분포(LID1)와는 강도 분포가 다른 제 2 조사광 강도 분포(LID2)를 검출 영역에 형성한다.

즉 제 2 구성예에서는, 라이트 가이드(LG1)와 이에 빛을 입사하는 광원부(LS1)를 마련하는 동시에, 라이트 가이드(LG2)와 이에 빛을 입사하는 광원부(LS2)을 마련한다. 그리고, 광원부(LS1, LS2)를 후술하는 도 7의 (A)에 도시하는 바와 같이 역상으로 교대로 점등시킴으로써, 도 2의 (A)의 상태와 도 2의 (B)의 형태를 교대로 만들어 낸다. 그리고, 대상물의 반사광을 수광하고, 수광 결과에 근거해서 대상물의 방향 등을 특정한다.

이 제 2 구성예에 따르면, 라이트 가이드(LG1, LG2)의 광학 설계를 간소화하는 것이 가능해진다.

예컨대 도 3의 (A)에 도시하는 바와 같이 리니어한 강도 분포를 형성하기 위해서는, 실크 인쇄 방식 등에 의해, 라이트 가이드의 출광 특성을 조정하는 광학 설계가 필요하게 된다. 즉, 광원광의 감쇠율이 예컨대 0.9인 경우에는, 90%, 81%, 73%와 같이, 강도는 쌍곡선의 특성으로 변화해버리고, 리니어한 변화는 되지 않는다. 이 때문에, 도 3의 (A)와 같은 리니어한 강도 분포를 형성할 경우에는, 실크 인쇄 방식 등에 의한 출광 특성의 조정이 필요하게 된다.

하지만, 도 4의 제 1 구성예와 같이 1개의 라이트 가이드(LG)를 사용하는 방법에서는, 이러한 출광 특성의 조정이 어렵게 된다. 즉, 조사광 강도 분포(LID1)의 강도 변화가 리니어하게 되도록 라이트 가이드(LG)의 표면을 가공해서 출광 특성을 조정하면, 조사광 강도 분포(LID2)에서의 강도 변화가 리니어하지 않게 된다. 한편, 조사광 강도 분포(LID2)의 강도 변화가 리니어하게 되도록 라이트 가이드(LG)의 표면을 가공해서 출광 특성을 조정하면, 이번은, 조사광 강도 분포(LID1)에서의 강도 변화가 리니어하지 않게 된다.

이 점, 도 5의 제 2 구성예에서는, 광원부(LS1)에 대응해서 라이트 가이드(LG1)가 마련되고, 광원부(LS2)에 대응해서 라이트 가이드(LG2)가 마련된다. 라이트 가이드(LG1)에 대해서는, 조사광 강도 분포(LID1)가 리니어한 강도 변화가 되도록, 그 표면을 가공해서 출광 특성을 조정하면 좋다. 한편, 라이트 가이드(LG2)에 대해서는, 조사광 강도 분포(LID2)가 리니어한 강도 변화가 되도록, 그 표면을 가공해서 출광 특성을 조정하면 좋다. 따라서, 광학 설계를 간소화할 수 있다.

또한, 강도 변화의 특성이 도 3의 (A)에 도시하는 바와 같이 리니어한 특성이 되지 않고, 예컨대 쌍곡선 등의 특성이 되어도, 소프트웨어 등에 의한 보정 처리로 이에 대처하는 것이 가능하다. 즉, 광학적으로는 리니어한 특성이 안되어도, 수광 결과에 대하여 보정 처리를 실행함으로써 리니어한 특성이 되도록 조정할 수 있다. 따라서, 이러한 보정 처리를 실행할 경우에는, 도 5와 같이 2개의 라이트 가이드(LG1, LG2)를 마련하지 않고, 도 4와 같이 1개의 라이트 가이드(LG)만을 마련하는 구성을 하는 것으로, 광학식 검출 장치의 컴팩트화 등을 도모할 수 있다.

이상의 본 실시형태의 광학식 검출 장치에 의하면, 동심원 형상의 곡선 형상의 라이트 가이드를 이용함으로써 각도의 센싱이 가능해진다. 그리고 라이트 가이드가 곡선 형상으로 되어 있기 때문에, 조사광을 방사상으로 출사할 수 있고, 직선 형상의 라이트 가이드 등을 사용하는 방법이 비하여 넓은 범위에서의 대상물의 방향, 위치 등의 검출이 가능해진다. 예컨대 직선 형상의 라이트 가이드를 이용하는 방법에서는, 넓은 범위에서의 검출을 가능하게 하기 위해서는 라이트 가이드의 길이를 길게 할 필요가 있어서, 시스템이 대규모가 되어버린다. 이에 대하여 본 실시형태에 의하면, 도 1의 (A)에 도시하는 바와 같이, 적은 점유 면적의 조사 유닛을 배치하는 것만으로, 넓은 범위에서의 대상물의 방향, 위치 등을 검출하는 것이 가능해진다. 또한, 본 실시형태의 광학식 검출 장치에 의하면, 예컨대 표시 구역의 4개의 코너에 광원부(조사 유닛)를 배치하는 방법 등에 비하여 검출 시스템의 컴팩트화를 도모할 수 있다. 또한, 조사 유닛의 배치수도 예컨대 1개나 2개로 충분하기 때문에, 기기의 설치의 자유도도 높아진다. 또한 본 실시형태에서는 예컨대 도 1의 (A)와 같이 표시 구역의 위쪽에 조사 유닛을 배치하는 것만으로, 대상물의 방향, 위치 등을 검출할 수 있기 때문에, 기기의 설치도 용이해진다. 또한, 표시 구역의 4개의 코너에 광원부를 배치하는 방법에서는, 이들 4개의 코너에 배치되는 광원부의 존재가 표시 구역으로의 화상 표시를 방해할 우려도 있지만, 본 실시형태의 광학식 검출 장치에 따르면 이러한 사태도 억지할 수 있다.

4. 위치 검출 방법

다음으로 본 실시형태의 광학식 검출 장치를 이용해서 대상물의 위치를 검출하는 방법의 하나의 예에 대해 설명한다. 도 7의 (A)는 광원부(LS1, LS2)의 발광 제어에 관한 신호 파형예이다. 신호(SLS1)는 광원부(LS1)의 발광 제어 신호이고, 신호(SLS2)는 광원부(LS2)의 발광 제어 신호이며, 이들 신호(SLS1, SLS2)는 역상의 신호로 되어 있다. 또한 신호(SRC)는 수광 신호이다.

예컨대 광원부(LS1)는, 신호(SLS1)가 H 레벨인 경우에 점등(발광)하고, L 레벨인 경우에 소등한다. 또한 광원부(LS2)는, 신호(SLS2)가 H 레벨인 경우에 점등(발광)하고, L 레벨인 경우에 소등한다. 따라서, 도 7의 (A)의 제 1 기간(T1)에서는, 광원부(LS1)와 광원부(LS2)가 교대로 점등하게 된다. 즉 광원부(LS1)가 점등하고 있는 기간에서는 광원부(LS2)는 소등한다. 이에 의해 도 2의 (A)에 도시하는 바와 같이 조사광 강도 분포(LID1)가 형성된다. 한편, 광원부(LS2)가 점등하고 있는 기간에서는 광원부(LS1)는 소등한다. 이에 의해 도 2의 (B)에 도시하는 바와 같이 조사광 강도 분포(LID2)가 형성된다.

이와 같이 도 1의 제어부(60)는, 제 1 기간(T1)에서, 광원부(LS1)와 광원부(LS2)를 교대로 발광(점등)시키는 제어를 실행한다. 그리고 이 제 1 기간(T1)에서, 광학식 검출 장치(조사 유닛)로부터 본 대상물의 위치하는 방향이 검출된다. 구체적으로는, 예컨대 상술한 식 (6), (7)과 같이 Ga/Gb = 1이 되는 동시에 제어량(Ia)과 제어량(Ib)의 합이 일정하게 되는 발광 제어를 제 1 기간(T1)에서 실행한다. 그리고 도 3의 (B)에 도시하는 바와 같이 대상물(OB)의 위치하는 방향(DDB)을 구한다. 예컨대 위의 식 (10), (11)로부터 감쇠 계수의 비(fa/fb)를 구하고, 도 3의 (A), 도 3의 (B)에서 설명한 방법에 의해 대상물(OB)의 위치하는 방향(DDB)을 구한다.

그리고 제 1 기간(T1)에 이어지는 제 2 기간(T2)에서는, 수광부(RU)에서의 수광 결과에 근거해서 대상물(OB)까지의 거리[방향(DDB)에 따른 방향에서의 거리]를 검출한다. 그리고, 검출된 거리와 대상물(OB)의 방향(DDB)에 근거하여 대상물의 위치를 검출한다. 즉 도 3의 (B)에서, 광학식 검출 장치의 배치 위치(PE)로부터 대상물(OB)까지의 거리와 대상물(OB)의 위치하는 방향(DDB)을 구하면, 도 1의 (A), 도 1의 (B)의 XY 평면에서의 대상물(OB)의 X, Y 좌표위치를 특정할 수 있다. 이와 같이, 광원의 점등 타이밍과 수광 타이밍의 시간 차이로 거리를 구하고, 이것과 각도 결과를 합함으로써, 대상물(OB)의 위치를 특정할 수 있다.

구체적으로는 도 7의 (A)에서는, 발광 제어 신호(SLS1, SLS2)에 의한 광원부(LS1, LS2)의 발광 타이밍으로부터, 수광 신호(SRC)가 활성화되는 타이밍(반사광을 수광한 타이밍)까지의 시간(Δt)을 검출한다. 즉, 광원부(LS1, LS2)로부터의 빛이 대상물(OB)에 반사되어 수광부(RU)에서 수광될 때까지의 시간(Δt)을 검출한다. 이 시간(Δt)을 검출함으로써, 빛의 속도는 즉지(卽知)이기 때문, 대상물(OB)까지의 거리를 검출할 수 있다. 즉, 빛의 도달 시간의 차이 폭(시간)을 측정하고, 빛의 속도로부터 거리를 구한다.

또한, 빛의 속도는 상당히 빠르기 때문에, 전기 신호만으로는 단순한 차분을 구해서 시간(Δt)을 검출하는 것이 어렵다는 문제도 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는, 도 7의 (B)에 도시하는 바와 같이 발광 제어 신호의 변조를 실행하는 것이 바람직하다. 여기서 도 7의 (B)는, 제어 신호(SLS1, SLS2)의 진폭에 의해 빛의 강도(전류량)를 모식적으로 나타내고 있는 모식적인 신호 파형예이다.

구체적으로는 도 7의 (B)에서는, 예컨대 공지의 연속파 변조의 TOF(Time Of Flight) 방식으로 거리를 검출한다. 이 연속 물결 변조 TOF 방식에서는, 일정 주기의 연속파에서 강도 변조한 연속광을 이용한다. 그리고, 강도 변조된 빛을 조사하는 동시에, 반사광을 변조 주기보다 짧은 시간 간격으로 복수회 수광함으로써 반사광의 파형을 복조(複調)하고, 조사광과 반사광의 위상 차이를 구함으로써 거리를 검출한다. 또한 도 7의 (B)에서 제어 신호(SLS1, SLS2)의 어느 하나에 대응하는 빛만을 강도 변조해도 좋다. 또한 도 7의 (B)와 같은 클록 파형이 아니라, 연속적인 삼각파나 Sin파로 변조한 파형이어도 좋다. 또한, 연속 변조한 빛으로서 펄스광을 이용하는 펄스 변조의 TOF 방식으로 거리를 검출해도 좋다. 거리 검출 방법의 상세에 대해서는 예컨대 일본 공개 특허 제 2009-8537 호 등에 개시되어 있다.

도 8에 본 실시형태의 변형예를 도시한다. 도 8에서는 제 1, 제 2 조사 유닛(EU1, EU2)이 마련된다. 이들 제 1, 제 2 조사 유닛(EU1, EU2)은 대상물(OB)의 검출 영역(RDET)의 면에 따른 방향에서 소정의 거리(DS)만큼 이격되어 배치된다. 즉 도 1의 (A), 도 1의 (B)의 X축 방향을 따른 거리(DS)만큼 이격되어 배치된다.

제 1 조사 유닛(EU1)은 조사 방향에 따라서 강도가 다른 제 1 조사광을 방사상으로 출사한다. 제 2 조사 유닛(EU2)은 조사 방향에 따라서 강도가 다른 제 2 조사광을 방사상으로 출사한다. 수광부(RU)는, 제 1 조사 유닛(EU1)으로부터의 제 1 조사광이 대상물(OB)에 반사되는 것에 의한 제 1 반사광과, 제 2 조사 유닛(EU2)으로부터의 제 2 조사광이 대상물(OB)에 반사되는 것에 의한 제 2 반사광을 수광한다. 그리고 검출부(50)는 수광부(RU)에서의 수광 결과에 근거하여 대상물(OB)의 위치(POB)를 검출한다.

구체적으로는 검출부(50)는 제 1 반사광의 수광 결과에 근거하여 제 1 조사 유닛(EU1)에 대한 대상물(OB)의 방향을 제 1 방향[DDB1(각도θ1)]으로서 검출한다. 또한, 제 2 반사광의 수광 결과에 근거하여 제 2 조사 유닛(EU2)에 대한 대상물(OB)의 방향을 제 2 방향[DDB2(각도θ2)]으로서 검출한다. 그리고 검출된 제 1 방향[DDB1(θ1)] 및 제 2 방향[DDB2(θ2)]과, 제 1, 제 2 조사 유닛(EU1, EU2) 사이의 거리(DS)에 근거하여 대상물(OB)의 위치(POB)를 구한다.

도 8의 변형예에 의하면, 도 7의 (A), 도 7의 (B)와 같이 광학식 검출 장치와 대상물(OB)의 거리를 구하지 않아도, 대상물(OB)의 위치(POB)를 검출할 수 있게 된다.

또한 도 8의 변형예에서는, 수광부(RU)를, 조사 유닛(EU1, EU2)으로부터 등거리(대략 등거리인 경우를 포함함)의 위치에 배치하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 조사 유닛(EU1)의 배치 위치(PE1)로부터 수광부(RU)의 배치 위치(대표 위치, 중심위치)까지의 제 1 거리와, 조사 유닛(EU2)의 배치 위치(PE2)로부터 수광부(RU)의 배치 위치까지의 제 2 거리가 등거리(대략 등거리)가 되도록, 수광부(RU)를 배치한다. 이러한 좌우 대칭의 배치로 하면, 조사 유닛(EU1)으로부터의 조사광과 조사 유닛(EU2)으로부터의 조사광의 차분이 단조성을 갖게 된다. 따라서, 이들 조사광이 대상물에서 반사하는 것에 의한 반사광을 수광부(RU)가 수광하여 대상물의 좌표를 검출할 경우에, 수광부(RU)에서의 수광량의 검출 분해능력을 최대한으로 이용하는 것이 가능하게 되어, 좌표검출 정밀도를 향상할 수 있다.

5. 조사 방향의 규제

그런데, 도 1의 (B)에 도시하는 바와 같이 검출 영역(RDET)을 설정하여 유저의 손가락 등의 대상물을 검출할 경우에, 조사 유닛(EU)으로부터의 조사광이, 도 1의 (B)의 Z축 방향에서 확대된 빛이 되어버리면, 잘못된 검출이 실행될 우려가 있다. 즉, 검출 대상이 유저의 손가락인데도, 유저의 몸쪽을 검출해 버릴 우려가 있다. 예컨대 도 1의 (A)에서, 유저의 몸이 스크린(20) 쪽으로 가까이 간 것만으로, 검출 영역(RDET)에, 검출 대상인 유저의 손가락이 존재하면 오검출되어 버릴 우려가 있다.

따라서, 본 실시형태의 광학식 검출 장치에서는, 조사광의 조사 방향을, 대상물의 검출 영역(RDET)의 면(XY 평면에 평행한 면)에 따른 방향으로 규제하는 조사 방향 규제부(조사 방향 제한부)를 마련하고 있다. 구체적으로는 도 9의 (A)에서는, 이 조사 방향 규제부는 슬릿(SL)에 의해 실현되어 있다. 이 슬릿(SL)은, 검출 영역(RDET)의 면에 따른 제 1 슬릿면(SFL1)과 제 2 슬릿면(SFL2)을 갖는다. 이와 같이 본 실시형태에서는, 광학식 검출 장치의 케이싱(HS)에 대하여, 조사 방향으로 개구하는 슬릿(SL)을 마련함으로써, 광학식 검출 장치의 조사 방향 규제부를 실현하고 있다.

이러한 슬릿(SL)을 마련하면, 라이트 가이드(LG)으로부터의 빛은 슬릿면(SFL1, SFL2)에 따른 방향으로 규제된다. 이에 의해, 도 1의 (B)에서 조사 유닛(EU)으로부터 출사되는 조사광이, XY 평면에 평행한 빛이 되도록 규제할 수 있다. 따라서, 검출 영역(RDET)으로의 조사광이 Z축 방향으로 퍼져버리는 사태를 방지할 수 있고, 유저의 몸이 스크린(20)에 근접한 경우에, 유저의 몸을 손가락이나 터치펜 등의 대상물로 오검출하는 사태를 방지할 수 있다. 따라서, Z축 방향의 위치를 검출하는 장치를 마련하지 않아도, 대상물의 적정한 위치 검출을 실현할 수 있게 된다.

또한, 도 9의 (B)에서는, 슬릿면(SFL1, SFL2)에 대하여 오목부가 형성되어 있다. 즉 도 9의 (A)에서는 슬릿면(SFL1, SFL2)은 평평한 형상으로 되어 있지만, 도 9의 (B)에서는, 슬릿면(SFL1, SFL2)은 평평한 형상으로 되어 있지 않고, 오목하게 형성되어 있다. 이러한 오목부를 마련함으로써 슬릿면(SFL1, SFL2)에서의 표면반사를 억제하는 것이 가능하게 되고, XY 평면에 대하여, 보다 평행한 빛의 조사광을 검출 영역(RDET)에 대하여 출사할 수 있게 된다.

또한, 슬릿면(SFL1, SFL2)의 표면에 대하여 예컨대 무반사 도장 등의 가공을 실시함으로써, 오목부와 같은 기능을 실현하는 것도 가능하다. 또한 도 9의 (A), 도 9의 (B)에서는, 조사광의 Z축 방향으로의 흔들림을 규제하는 조사 방향 규제부를 슬릿(SL)에 의해 실현할 경우에 대해서 도시하고 있지만, 예컨대 루버 필름 등의 광학 시트를 이용하여 조사 방향 규제부를 실현해도 좋다. 예컨대 도 2의 (A)의 루버 필름(LF)은 라이트 가이드(LG)로부터의 출사광의 광지향의 방향을 법선 방향으로 규제하는 기능을 갖는다. 따라서, 슬릿(SL)에 의한 조사 방향 규제부의 기능과 같은 기능을 실현하기 위해서는, 라이트 가이드(LG)로부터의 출사 방향을 도 1의 (B)의 XY 평면에 평행한 방향으로 규제하는 배치 구성의 루버 필름을 마련하면 좋다.

6. 조사 유닛의 상세한 구조예

다음으로 본 실시형태의 광학식 검출 장치의 조사 유닛의 상세한 구조예에 대해서 도 10 내지 도 12를 이용하여 설명한다. 도 10 내지 도 12는 도 4에서 설명한 조사 유닛의 상세한 구조를 설명하는 도면이다.

도 10은 조사 유닛[EU(EU1, EU2)]을 슬릿(SL)의 개구측에서 본 사시도이다. 이 조사 유닛(EU)은, 부채 형상의 케이싱(100, 110)에 의해 구성된다. 도 11은, 조사 유닛(EU)을 구성하는 부채 형상의 케이싱(100, 110)을 분리하고, 케이싱(100, 110)을 그 내측면에서 본 사시도이다. 도 12는, 케이싱(100)을 도 11의 J1 방향에서 본 사시도이다. 도 10, 도 11, 도 12에 도시하는 바와 같이, 조사 유닛(EU)은 부채 형상의 케이싱(100, 110)을 그 내측면끼리 대향하도록 중첩시킨 구조로 되어 있다.

도 11, 도 12에 도시하는 바와 같이, 케이싱(100)의 내측면에는 원호 형상의 홈부(102, 104)가 형성되고, 케이싱(110)의 내측면에도 원호 형상의 홈부(112, 114)가 형성되어 있다. 홈부(102, 112)는 내주측에 형성되는 홈부이며, 홈부(104, 114)는 외주측에 형성되는 홈부이다. 이러한 홈부(102, 104, 112, 114)를 케이싱(100, 102)에 형성함으로써, 도 9의 (B)에서 설명한 슬릿면(SFL1, SFL2)의 오목부가 실현된다.

도 11, 도 12에 도시하는 바와 같이, 라이트 가이드(LG)는 홈부(102)의 내주측에 배치된다. 또한, 라이트 가이드(LG)의 외주측에는 조사 방향 설정부(LE)(프리즘 시트, 루버 필름 등)가 배치된다. 라이트 가이드(LG)의 내주측에는 반사 시트(RS)가 마련된다. 이러한 배치 구성으로 함으로써, 라이트 가이드(LG)의 외주측으로부터 출사된 조사광이, 조사 방향 설정부(LE)에 의해 법선 방향으로 그 방향이 설정되고, 조사 유닛(EU)의 슬릿(SL)로부터 출사되게 된다. 이 때에, 홈부(102, 104, 112, 114)에 의해 실현되는 조사 방향 규제부에 의해, 조사광의 조사 방향이 도 1의 (B)의 검출 영역(RDET)의 면(XY 평면에 평행한 면)을 따르도록 규제된다.

도 13의 (A), 도 13의 (B)는 도 11의 J2에 도시하는 부분의 상세한 구조를 설명하는 도면이다.

도 13 (A)에 도시하는 바와 같이, FPC(플렉시블 프린트 기판)에 마련되는 광원부[LS(LS1, LS2)]로부터의 빛은 라이트 가이드(LG)의 광입사면에 입사된다. 라이트 가이드(LG)의 내주측에는 반사 시트(RS)가 마련되고, 외주측에는 확산 시트(DFS)가 마련된다. 확산 시트(DFS)의 외주측에는 프리즘 시트(PS1)가 마련되고, 프리즘 시트(PS1)의 외주측에는 프리즘 시트(PS2)가 마련되며, 프리즘 시트(PS2)의 외주측에는 루버 필름(LF)이 마련된다. 또한, 도 13의 (B)에 도시하는 바와 같이, 프리즘 시트(PS1)와 프리즘 시트(PS2)는, 그 능선이 직교하도록 배치된다.

도 13의 (A), 도 13의 (B)에 있어서, 확산 시트(DFS)에 의해, 라이트 가이드(LG)의 외주측으로부터 출사한 빛의 표면 휘도가 균일화된다. 즉, 확산 시트(DFS)를 통과함으로써, 출사광이 균일한 휘도의 확산광이 된다.

프리즘 시트(PS1, PS2)는, 확산 시트(DFS)의 외주측으로부터 출사되는 빛을 라이트 가이드(LG)의 내주측으로부터 외주측으로 향하는 방향(DN)(법선 방향)으로 집광하는 기능을 갖는다. 즉, 확산 시트(DFS)로 표면 휘도의 균일화를 도모한 후에, 프리즘 시트(PS)에 의해 방향(DN)으로 빛을 집광시켜서 휘도를 향상시킨다.

루버 필름(LF)은 프리즘 시트(PS1, PS2)의 외주측으로부터 출사되는 저시각광을 차단하는 격자 형상의 차광 부재이다. 루버 필름(LF)을 마련함으로써, 방향(DN)을 따른 빛은 루버 필름(LF)을 통과하여 조사 유닛(EU)으로부터 외주측으로 출사되는 한편, 저시각광은 차단되게 된다.

도 14의 (A)에 프리즘 시트[PS(PS1, PS2)]의 예를 도시한다. 프리즘 시트(PS)의 프리즘 면(200)은 예컨대 아크릴계 수지층(200)으로 형성되고, 기판(202)은 예컨대 폴리에스테르 필름층(202)으로 형성된다.

도 14의 (B), 도 14의 (C)에 확산 시트(DFS)의 예를 도시한다. 이 확산 시트(DFS)는 베이스 필름(210)(PET)에 대하여 바인더(214)와 함께 비즈(212)를 도포함으로써 형성된다. 이에 의해 도 14의 (C)에 도시하는 바와 같이 요철의 표면을 갖는 확산 시트(DFS)를 형성할 수 있다.

도 15는, 프리즘 시트(PS), 루버 필름(LF) 등으로 실현되는 조사광 설정부(LE)의 기능에 대해서 설명하기 위한 도면이다.

도 15에 도시하는 바와 같이 라이트 가이드(LG) 내를 광원광이 전반사로 도광되는 경우에, 라이트 가이드(LG)의 예컨대 내주측에 실크 인쇄 방식 등으로 표면가공을 실시함으로써, 광원광의 일부가 라이트 가이드(LG)의 외주측으로부터 출사되게 된다. 프리즘(PS), 루버 필름(LF) 등으로 실현되는 조사광 설정부(LE)는, 이와 같이 하여 출사된 빛의 방향(DL1, DL2)을 방향(DN)(법선 방향)으로 향하도록 설정한다. 이와 같이 함으로써, 도 2의 (A), 도 2의 (B)와 같은 조사광 강도 분포(LID1, LID2)를 형성하는 것이 가능해진다.

7. 검출부

다음으로 도 16을 이용하여 검출부(50) 등의 구체적인 구성예에 대해서 설명한다.

구동 회로(70)는, 광원부(LS1)의 발광 소자(LEDA)와 광원부(LS2)의 발광 소자(LEDB)를 구동한다. 이 구동 회로(70)는, 가변 저항(RA, RB)과 인버터 회로(IV)(반전 회로)를 포함한다. 가변 저항(RA)의 일단부 및 인버터 회로(IV)에는, 제어부(60)로부터 구형파형의 구동 신호(SDR)가 입력된다. 가변 저항(RA)은, 신호(SDR)의 입력 노드(N1)와, 발광 소자(LEDA)의 어노드 측의 노드(N2) 사이에 마련된다. 가변 저항(RB)은, 인버터 회로(IV)의 출력 노드(N3)와, 발광 소자(LEDB)의 어노드측의 노드(N4) 사이에 마련된다. 발광 소자(LEDA)는 노드(N2)와 GND(VSS) 사이에 마련되고, 발광 소자(LEDB)는 노드(N4)와 GND 사이에 마련된다.

그리고 구동 신호(SDR)가 H 레벨인 제 1 발광 기간(TA)에서는, 가변 저항(RA)을 거쳐서 발광 소자(LEDA)에 전류가 흘러 발광 소자(LEDA)가 발광한다. 이에 의해 도 2의 (A)에 도시하는 바와 같은 조사광 강도 분포(LID1)가 형성된다. 한편, 구동 신호(SDR)가 L 레벨인 제 2 발광 기간(TB)에서는, 가변 저항(RB)을 거쳐서 발광 소자(LEDB)에 전류가 흘러 발광 소자(LEDB)가 발광한다. 이에 의해 도 2의 (B)에 도시하는 바와 같은 조사광 강도 분포(LID2)가 형성된다. 따라서, 도 7의 (A)에서 설명한 바와 같이, 광원부(LS1, LS2)를 교대로 점등시켜서, 도 2의 (A), 도 2의 (B)의 조사광 강도 분포(LID2, LID2)를 각각 제 1, 제 2 발광 기간(TA, TB)에서 형성할 수 있게 된다. 즉 제어부(60)는 구동 신호(SDR)를 이용해서 광원부(LS1)와 광원부(LS2)를 교대로 발광시키고, 조사광 강도 분포(LID1)와 조사광 강도 분포(LID2)를 교대로 형성하는 제어를 실행한다.

수광부(RU)는, 포토 다이오드 등에 의해 실현되는 수광 소자(PHD)와, 전류·전압 변환용의 저항(R1)을 포함한다. 그리고 제 1 발광 기간(TA)에서는, 발광 소자(LEDA)로부터의 빛에 의한 대상물(OB)의 반사광이 수광 소자(PHD)에 입사되고, 저항(R1) 및 수광 소자(PHD)에 전류가 흘러서 노드(N5)에 전압 신호가 발생한다. 한편, 제 2 발광 기간(TB)에서는, 발광 소자(LEDB)으로부터의 빛에 의한 대상물(OB)의 반사광이 수광 소자(PHD)에 입사되고, 저항(R1) 및 수광 소자(PHD)에 전류가 흘러서 노드(N5)에 전압 신호가 발생한다.

검출부(50)는, 신호 검출 회로(52), 신호 분리 회로(54), 판정부(56)를 포함한다.

신호 검출 회로(52)(신호 추출 회로)는, 캐패시터(CF)와 연산 증폭기(OP1)와 저항(R2)을 포함한다. 캐패시터(CF)는 노드(N5)의 전압 신호의 DC성분(직류 성분)을 커트하는 하이 패스 필터로서 기능한다. 이러한 캐패시터(CF)를 마련함으로써, 환경광에 기인하는 저주파 성분이나 직류 성분을 커트할 수 있어서 검출 정밀도를 향상할 수 있다. 연산 증폭기(OP1) 및 저항(R2)으로 구성되는 DC 바이어스 설정 회로는, DC 성분 커트 후의 AC 신호에 대하여 DC 바이어스 전압(VB/2)을 설정하기 위한 회로이다.

신호 분리 회로(54)는, 스위치 회로(SW), 캐패시터(CA, CB), 연산 증폭기(OP2)를 포함한다. 스위치 회로(SW)는, 구동 신호(SDR)가 H 레벨이 되는 제 1 발광 기간(TA)에서는 신호 검출 회로(52)의 출력 노드(N7)를 연산 증폭기(OP2)의 반전 입력측(-)의 노드(N8)에 접속한다. 한편, 구동 신호(SDR)가 L 레벨이 되는 제 2 발광 기간(TB)에서는 신호 검출 회로(52)의 출력 노드(N7)를 연산 증폭기(OP2)의 비반전 입력측(+)의 노드(N9)에 접속한다. 연산 증폭기(OP2)는 노드(N8)의 전압 신호(실효 전압)와 노드(N9)의 전압 신호(실효 전압)를 비교한다.

그리고 제어부(60)는 신호 분리 회로(54)에서의 노드(N8, N9)의 전압 신호(실효 전압)의 비교 결과에 근거하여, 구동 회로(70)의 가변 저항(RA, RB)의 저항값을 제어한다. 판정부(56)는 제어부(60)에서의 가변 저항(RA, RB)의 저항값의 제어 결과에 근거하여 대상물의 위치의 판정 처리를 실행한다.

본 실시형태에서는 도 16의 검출부(50) 등에 의해, 상술한 식 (6), (7)로 설명한 제어를 실현한다. 즉, 제 1 발광 기간(TA)에서의 수광 소자(PHD)의 검출 수광량을 Ga라 하고 제 2 발광 기간(TB)에서의 수광 소자(PHD)의 검출 수광량을 Gb라 하면, 이 검출 수광량의 비(Ga/Gb)가 1이 되도록, 제어부(60)는 신호 분리 회로(54)에서의 비교 결과에 근거하여 가변 저항(RA, RB)의 저항값을 제어한다.

즉 제어부(60)는, 광원부(LS1)가 발광하는 제 1 발광 기간(TA)에 있어서의 수광부(RU)에서의 검출 수광량(Ga)과 광원부(LS2)가 발광하는 제 2 발광 기간(TB)에 있어서의 수광부(RU)에서의 검출 수광량(Gb)이 같아지도록, 광원부(LS1, LS2)의 발광 제어를 실행한다.

예컨대 제 1 발광 기간(TA)에서의 검출 수광량(Ga)쪽이 제 2 발광 기간(TB)에서의 검출 수광량(Gb)보다 큰 경우에는, 제어부(60)는 가변 저항(RA)의 저항값을 크게 하여 발광 소자(LEDA)에 흐르는 전류값이 작아지도록 제어한다. 또한, 가변 저항(RB)의 저항값을 작게 하여 발광 소자(LEDB)에 흐르는 전류값이 커지도록 제어한다. 이에 의해, 제 1 발광 기간(TA)에서의 수광 소자(PHD)의 검출 수광량(Ga)이 작아지는 한편, 제 2 발광 기간(TB)에서의 수광 소자(PHD)의 검출 수광량(Gb)이 커져서, Ga/Gb = 1이 되도록 제어된다.

한편, 제 2 발광 기간(TB)에서의 검출 수광량(Gb)쪽이 제 1 발광 기간(TA)에서의 검출 수광량(Ga)보다 큰 경우에는, 제어부(60)는, 가변 저항(RA)의 저항값을 작게 하여 발광 소자(LEDA)에 흐르는 전류값을 크게 하도록 제어한다. 또한, 가변 저항(RB)의 저항값을 크게 하여 발광 소자(LEDB)에 흐르는 전류값이 작아지도록 제어한다. 이에 의해, 제 1 발광 기간(TA)에서의 수광 소자(PHD)의 검출 수광량(Ga)이 커지는 한편, 제 2 발광 기간(TB)에서의 수광 소자(PHD)의 검출 수광량(Gb)이 작아져서, Ga/Gb = 1이 되도록 제어된다. 또한, Ga = Gb인 경우에는 가변 저항(RA, RB)의 저항값은 변화시키지 않는다.

이와 같이 하면, 대상물의 위치에서, 도 3의 (A)의 강도(INTa)와 강도(INTb)가 같아지도록, 광원부(LS1, LS2)의 발광 소자(LEDA, LEDB)의 방출광량이 제어된다. 그리고, 이러한 발광 제어가 실행되고 있을 때의 가변 저항(RA, RB)의 저항값 등에 근거하여 상술한 식 (6) 내지 (11) 등으로 설명한 방법에 의해, 대상물의 위치를 검출한다. 이와 같이 하면, 환경광 등의 외란광의 영향을 최소한으로 억제하는 것이 가능하게 되어 대상물의 위치의 검출 정밀도를 향상하는 것이 가능해진다.

또한 본 실시형태의 발광 제어 방법은 도 16에서 설명한 방법에 한정되지 않고, 여러 가지 변형 실시가 가능하다. 예컨대 도 16의 발광 소자(LEDB)를 참조용 광원부의 발광 소자로서 이용하는 방법으로 채용해도 좋다. 이 참조용 광원부는, 예컨대 다른 광원부(LS1, LS2, LS11 내지 LS22)에 비하여 수광부(RU)로부터 가까운 거리에 배치되거나, 수광부(RU)와 같은 케이싱 내에 배치됨으로써, 주위광(외란광, 대상물로부터의 반사광 등)의 입사가 규제되도록 배치 설정되는 광원부이다. 그리고 제어부(60)가 제 1 기간에서 광원부(LS1)와 도시하지 않은 참조용 광원부를 교대로 발광시켜서 수광부(RU)에서의 검출 수광량이 같아지도록, 광원부(LS1)와 참조용 광원부의 발광 제어를 실행한다. 또한, 제 2 기간에서 제 2 광원부(LS2)와 참조용 광원부를 교대로 발광시켜서 수광부(RU)에서의 검출 수광량이 같아지도록, 제 2 광원부(LS2)와 참조용 광원부의 발광 제어를 실행한다. 이렇게 하면, 광원부(LS1)가 발광하는 제 1 발광 기간에서의 검출 수광량과, 제 2 광원부(LS2)가 발광하는 제 2 발광 기간에서의 검출 수광량이 참조용 광원부를 거쳐서 실질적으로 같아지도록 발광 제어가 실행된다.

또한, 이상과 같이 본 실시형태에 대해서 상세하게 설명했지만, 본 발명의 신규사항 및 효과로부터 실체적으로 일탈하지 않은 많은 변형이 가능한 것은 당업자에게는 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 이러한 변형예는 모두 본 발명의 범위에 포함되는 것이다. 예컨대, 명세서 또는 도면에서, 적어도 한번, 보다 광의 또는 동의의 다른 용어와 함께 기재된 용어는, 명세서 또는 도면의 어떠한 부분에서도, 그 다른 용어로 치환할 수 있다. 또한, 광학식 검출 장치, 표시 장치, 전자 기기의 구성, 동작도 본 실시형태에서 설명한 것에 한정되지 않고, 여러 가지 변형 실시가 가능하다.

EU : 조사 유닛 RU : 수광부
ARD : 표시 구역 RDET : 검출 영역
LG, LG1, LG2 : 라이트 가이드 LS1, LS2 : 광원부
RS : 반사 시트 PS : 프리즘 시트
LF : 루버 필름 LE : 조사 방향 설정부
LT : 조사광 LID1 : 제 1 조사광 강도 분포
LID2 : 제 2 조사광 강도 분포 SL : 슬릿
SFL1 : 제 1 슬릿면 SFL2 : 제 2 슬릿면
10 : 화상 투사 장치 20 : 스크린
50 : 검출부 52 : 신호 검출 회로
54 : 신호 분리 회로 56 : 판정부
60 : 제어부 70 : 구동 회로

Claims (13)

1. 광학식 검출 장치에 있어서,
   광원광을 출사하는 광원부와,
   곡선 형상의 라이트 가이드로서, 상기 라이트 가이드의 단부에 위치하며 광원광이 입사하는 광입사면, 및 상기 광입사면으로부터 입사한 상기 광원광이 출사되는 볼록면을 포함하는, 상기 라이트 가이드와,
   상기 라이트 가이드의 상기 볼록면으로부터 출사되는 상기 광원광을 수용하며, 상기 볼록면의 법선 방향으로 조사광의 조사 방향을 설정하는 조사 방향 설정부와,
   상기 조사광이 대상물에 반사되는 것에 의한 반사광을 수광하는 수광부와,
   상기 수광부에서의 수광 결과에 근거하여, 적어도 상기 대상물이 위치하는 방향을 검출하는 검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는
   광학식 검출 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   제 2 광원광을 출사하는 제 2 광원부를 포함하고,
   상기 라이트 가이드의 한쪽 단부의 광입사면으로부터 상기 광원광이 입사함으로써, 제 1 조사광 강도 분포를 상기 대상물의 검출 영역에 형성하고, 상기 라이트 가이드의 다른 쪽 단부의 광입사면으로부터 상기 제 2 광원광이 입사함으로써, 상기 제 1 조사광 강도 분포와는 강도 분포가 다른 제 2 조사광 강도 분포를 상기 검출 영역에 형성하는 것을 특징으로 하는
   광학식 검출 장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   제 2 광원광을 출사하는 제 2 광원부와,
   곡선 형상의 제 2 라이트 가이드를 포함하며,
   상기 제 2 라이트 가이드는, 상기 제 2 라이트 가이드의 단부에 위치하며 상기 제 2 광원광이 입사하는 광입사면, 및 상기 광입사면으로부터 입사한 상기 제 2 광원광이 출사되는 볼록면을 포함하고,
   상기 라이트 가이드의 한쪽 단부의 광입사면에 대하여 상기 광원광이 입사함으로써, 제 1 조사광 강도 분포를 상기 대상물의 검출 영역에 형성하고, 상기 제 2 라이트 가이드의 다른 쪽 단부의 광입사면에 대하여 상기 제 2 광원광이 입사함으로써, 상기 제 1 조사광 강도 분포와는 강도 분포가 다른 제 2 조사광 강도 분포를 상기 검출 영역에 형성하는 것을 특징으로 하는
   광학식 검출 장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 라이트 가이드와 상기 제 2 라이트 가이드는 나란히 배치되고,
   상기 라이트 가이드와 상기 제 2 라이트 가이드는, 상기 라이트 가이드와 상기 조사 방향 설정부가 나란히 늘어서는 방향을 따른 면에 대하여 교차하는 방향으로 나란히 배치되는 것을 특징으로 하는
   광학식 검출 장치.
5. 제 2 항에 있어서,
   상기 제 1 조사광 강도 분포는 상기 라이트 가이드의 한쪽 단부로부터 다른 쪽 단부를 향함에 따라서 조사광의 강도가 낮아지는 강도 분포이며, 상기 제 2 조사광 강도 분포는 상기 라이트 가이드의 다른 쪽 단부로부터 한쪽 단부를 향함에 따라서 조사광의 강도가 낮아지는 강도 분포인 것을 특징으로 하는
   광학식 검출 장치.
6. 제 2 항에 있어서,
   상기 광원부 및 상기 제 2 광원부의 발광 제어를 실행하는 제어부를 포함하고,
   상기 제어부는, 상기 광원부와 상기 제 2 광원부를 교대로 발광시킴으로써, 상기 제 1 조사광 강도 분포와 상기 제 2 조사광 강도 분포를 교대로 형성하는 제어를 실행하는 것을 특징으로 하는
   광학식 검출 장치.
7. 제 2 항에 있어서,
   상기 광원부 및 상기 제 2 광원부의 발광 제어를 실행하는 제어부를 포함하고,
   상기 제어부는, 상기 광원부가 발광하는 제 1 발광 기간에 있어서의 상기 수광부에서의 검출 수광량과, 상기 제 2 광원부가 발광하는 제 2 발광 기간에 있어서의 상기 수광부에서의 검출 수광량이 같아지도록, 상기 광원부 및 상기 제 2 광원부의 발광 제어를 실행하는 것을 특징으로 하는
   광학식 검출 장치.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 검출부는,
   상기 수광부에서의 수광 결과에 근거하여 상기 광학식 검출 장치로부터 상기 대상물까지의 거리를 검출하며, 상기 거리와 상기 대상물이 위치하는 방향에 근거하여 상기 대상물의 위치를 검출하는 것을 특징으로 하는
   광학식 검출 장치.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 조사광의 조사 방향을 상기 볼록면의 법선 방향으로 규제하는 조사 방향 규제부를 포함하는 것을 특징으로 하는
   광학식 검출 장치.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 조사 방향 규제부는 상기 광학식 검출 장치를 덮는 케이싱에 마련된 슬릿이며,
    상기 슬릿은 상기 볼록면의 법선 방향을 따른 서로 대향하는 제 1 슬릿면 및 제 2 슬릿면을 갖는 것을 특징으로 하는
    광학식 검출 장치.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 슬릿면 및 상기 제 2 슬릿면에는 오목부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는
    광학식 검출 장치.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 기재된 광학식 검출 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는
    표시 장치.
13. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 기재된 광학식 검출 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는
    전자 기기.

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