光學位置檢測裝置及帶位置檢測功能的顯示裝置的制作方法

專利名稱：光學位置檢測裝置及帶位置檢測功能的顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及能光學地檢測檢測區域內的目標物體的位置的光學位置檢測裝置及 帶位置檢測功能的顯示裝置。
背景技術：
近年來，在移動電話、車載導航、個人計算機、自動售票機、銀行終端等電子設備中 使用了在液晶裝置等圖像生成裝置的前面配置有觸摸面板的帶位置檢測功能的顯示裝置， 在該帶位置檢測功能的顯示裝置中邊參照圖像生成裝置上顯示的圖像邊進行信息的輸入。 像這樣的觸摸面板構造成用于檢測檢測區域內的對象物體位置的位置檢測裝置(例如，參 考專利文獻1)。專利文獻1所披露的位置檢測裝置是光學位置檢測裝置，具有在直視型顯示裝置 中將檢測區域設置在圖像顯示面一側并在夾著檢測區域的兩側配置多個發光二極管和多 個光敏晶體管的結構。該位置檢測裝置中，當目標物體進入檢測區域內時，由于目標物體遮 光，所以如果確定了被遮光的光敏晶體管就能檢測目標物體的位置。專利文獻1 日本特開2001-142643號公報的圖6然而，專利文獻1所披露的光學位置檢測裝置并不實用，因為必須在檢測區域的 周圍配置與待檢測位置坐標的分辨率相應的多個發光二極管、光敏晶體管。

發明內容
鑒于以上的問題點，本發明的課題在于提供即使不在檢測區域周圍配置多個光源 和光檢測器也能光學地檢測目標物體位置的光學位置檢測裝置以及帶位置檢測功能的顯示裝置。為了解決上述課題，本發明是一種用于檢測檢測區域內的目標物體的位置的光學 位置檢測裝置，特征在于包括第一光源，向上述檢測區域出射第一位置檢測光，并在上述 檢測區域中形成上述第一位置檢測光的第一強度分布；第二光源，向上述檢測區域出射第 二位置檢測光，并在上述檢測區域中形成第二強度分布，上述第二強度分布在偏離上述第 一強度分布的最大強度部分的位置具有最大強度部分；第三光源，向上述檢測區域出射第 三位置檢測光，并在上述檢測區域中形成第三強度分布，上述第三強度分布在偏離連接上 述第一強度分布的最大強度部分與上述第二強度分布的最大強度部分的虛擬直線上的位 置具有最大強度部分；光檢測器，檢測上述檢測區域內由上述目標物體反射的上述第一位 置檢測光、上述第二位置檢測光及上述第三位置檢測光；以及位置檢測部，根據上述光檢測 器獲得的上述第一位置檢測光的光接收強度與上述第二位置檢測光的光接收強度的比較 結果、以及上述光檢測器獲得的上述第二位置檢測光的光接收強度與上述第三位置檢測光 的光接收強度的比較結果，檢測設定在上述檢測區域內的檢測面內的上述目標物體的二維 坐標。本發明中，第一光源、第二光源及第三光源向檢測區域出射位置檢測光(第一位置檢測光、第二位置檢測光及第三位置檢測光)并在檢測區域中形成位置檢測光的強度分 布，通過光檢測器檢測出檢測區域中目標物體反射的位置檢測光。因此，即使不在檢測區域 周圍配置多個光源、光檢測器，也能光學地檢測出目標物體的位置。這里，向檢測區域出射 帶第一強度分布的第一位置檢測光、帶在偏離第一強度分布的最大強度部分的位置上具有 最大強度部分的第二強度分布的第二位置檢測光、和帶在偏離連接第一強度分布的最大強 度部分與第二強度分布的最大強度部分的虛擬直線的位置上具有最大強度部分的第三強 度分布的第三位置檢測光作為位置檢測光。因此，若使用第一位置檢測光、第二位置檢測光 及第三位置檢測光之中的兩種位置檢測光與其它組合的兩種位置檢測光，位置檢測部便可 根據光檢測器的光接收結果，檢測出與上述位置檢測光的出射方向相交叉的虛擬平面內的 目標物體的位置。也就是說，比較光檢測器對目標物體反射的第一位置檢測光的檢測結果 與光檢測器對目標物體反射的第二位置檢測光的檢測結果，可知道從第一強度分布的最大 強度部分以及從第二強度分布的最大強度部分到目標物體的距離之比。并且，比較光檢測 器對目標物體反射的第二位置檢測光的檢測結果與光檢測器對目標物體反射的第三位置 檢測光的檢測結果就能知道從第二強度分布的最大強度部分及從第三強度分布的最大強 度部分到目標物體的距離之比。因此，可將與這些比相應的位置檢測為目標物體的位置。由 此，可通過比較簡單的結構來光學地檢測目標物體的2維坐標。本發明中，優選在上述第一強度分布、上述第二強度分布及上述第三強度分布中， 隨著與最大強度部分距離的增加，強度單調減少。如此構成時，目標物體的位置與光檢測器 中的光接收強度具有比較單純的關系，可通過比較簡單的處理來高精度地檢測目標物體的 位置。本發明中，優選上述第一光源和上述第二光源和上述第三光源在不同的定時下出 射上述第一位置檢測光、上述第二位置檢測光及上述第三位置檢測光。本發明中，若改變第 一位置檢測光、第二位置檢測光及第三位置檢測光的波長，也可同時出射第一位置檢測光、 第二位置檢測光及第三位置檢測光。在這種情況下，要使用選擇性地檢測第一位置檢測光、 第二位置檢測光及第三位置檢測光的光檢測器。但是，若按不同的定時出射第一位置檢測 光、第二位置檢測光及第三位置檢測光，就能以一個光檢測器檢測出第一位置檢測光、第二 位置檢測光及第三位置檢測光，實現結構的簡單化。本發明中，優選上述第一位置檢測光和第二位置檢測光和第三位置檢測光由紅外 光組成。通過這樣構成，位置檢測光具有不可見的優點。本發明中，優選上述第一光源、上述第二光源及上述第三光源將上述第一位置檢 測光和第二位置檢測光和第三作為發散光出射。通過這樣的構成，相應于光軸的位置成為 強度分布的最大強度部分，可利用強度隨著與該最大強度部分距離的增加而單調減少的強 度分布。本發明中，上述第一光源、上述第二光源及上述第三光源可采用將光軸朝向上述 檢測區域配置的結構。而且，本發明中還可以采用配備光出射面朝向上述檢測區域的導光板，并使上述 第一位置檢測光、上述第二位置檢測光及上述第三位置檢測光通過該導光板出射至上述檢 測區域的結構。本發明中，優選具有第四光源，上述第四光源與上述第一位置檢測光、上述第二位置檢測光及上述第三位置檢測光一起出射第四位置檢測光，上述第四位置檢測光形成強度 在與上述檢測面正交的方向上變化的強度分布。通過這樣的結構能檢測出目標物體的三 維坐標。應用了本發明的光學位置檢測裝置可用于帶位置檢測功能的顯示裝置中，該帶位 置檢測功能的顯示裝置優選具有在與上述檢測區域重疊的區域中形成圖像的圖像生成裝 置。投影型顯示裝置、液晶裝置或有機電致發光裝置等直視型顯示裝置可以用作上述圖像 生成裝置。該帶位置檢測功能的顯示裝置除可用于各種顯示裝置以外，還可用于移動電話、 車載導航、個人計算機、自動售票機、銀行終端等電子設備。


圖1是本發明實施方式1涉及的光學位置檢測裝置及帶位置檢測功能的顯示裝置 的示意性結構說明圖。圖2是本發明實施方式1涉及的帶位置檢測功能的顯示裝置100中所用的光學位 置檢測裝置的電氣結構說明圖。圖3是本發明實施方式1涉及的光學位置檢測裝置中所用的位置檢測光的強度分 布的說明圖。圖4是本發明實施方式1涉及的帶位置檢測功能的顯示裝置的光學位置檢測裝置 的示意性原理說明圖。圖5是本發明實施方式1涉及的帶位置檢測功能的顯示裝置中的信號處理內容的 說明圖。圖6是本發明實施方式1涉及的帶位置檢測功能的顯示裝置中檢測XY坐標的操 作的說明圖。圖7是本發明實施方式2涉及的光學位置檢測裝置及帶位置檢測功能的顯示裝置 的示意性結構說明圖。圖8是本發明實施方式3涉及的光學位置檢測裝置及帶位置檢測功能的顯示裝置 的示意性結構說明圖。圖9是本發明實施方式3涉及的光學位置檢測裝置的說明圖。圖10是本發明實施方式4涉及的光學位置檢測裝置及帶位置檢測功能的顯示裝 置的示意性結構說明圖。圖11是本發明實施方式5涉及的光學位置檢測裝置及帶位置檢測功能的顯示裝 置的示意性結構說明圖。圖12是本發明變形例1涉及的光學位置檢測裝置及帶位置檢測功能的顯示裝置 的分解立體圖。圖13是本發明變形例1涉及的光學位置檢測裝置及帶位置檢測功能的顯示裝置 的截面結構的說明圖。圖14是本發明變形例2涉及的光學位置檢測裝置及帶位置檢測功能的顯示裝置 的分解立體圖。圖15是本發明變形例2涉及的光學位置檢測裝置及帶位置檢測功能的顯示裝置 的截面結構的說明圖。
圖16是使用了本發明涉及的帶位置檢測功能的顯示裝置的電子設備的說明圖。
具體實施例方式接下來，參照附圖來詳細說明本發明的實施方式。另外，在以下的說明中，假設X 軸、Y軸及Z軸相互交叉并沿著Z軸方向投影圖像來進行說明。另外，在以下參照的附圖中， 為了方便說明，將X軸方向表示為橫方向、Y軸方向表示為縱方向。此外，在以下參照的附圖 中，X軸方向的一側為Xl側、另一側為X2側，Y軸方向的一側為Yl側、另一側為Y2側。另 外，在以下的說明所參照的附圖中，為了使各部件在圖上具有可辨別的大小，各部件各自的 縮小比例都不相同。[實施方式1](帶位置檢測功能的顯示裝置的整體結構)圖1是本發明實施方式1涉及的光學位置檢測裝置及帶位置檢測功能的顯示裝置 的示意性結構說明圖，圖1(a)、(b)分別是從斜上方觀看帶位置檢測功能的顯示裝置的主 要部分時的外觀的示意性說明圖以及側視時的外觀的示意性說明圖。圖1 (a)、(b)所示的帶位置檢測功能的顯示裝置100構造成包括被稱為液晶投影 儀或數字微鏡裝置的圖像投影裝置200(圖像生成裝置)與屏幕部件四0的投影型顯示裝 置。圖像投影裝置200從設于外殼250的前面部201的投影透鏡系統210向屏幕部件290 放大投影圖像顯示光Li。本方式的帶位置檢測功能的顯示裝置100具有光學位置檢測裝置10，光學位置檢 測裝置10具備光學地檢測設于屏幕部件四0中用于觀看圖像的屏幕面—側(屏幕部 件290的前側)的檢測區域IOR內的目標物體Ob位置的功能。本方式中，從相對于屏幕部 件290的法線方向看時檢測區域IOR為方形區域，與屏幕部件290中圖像投影裝置200投影 圖像的區域(圖像顯示區域20R)重疊。本方式的光學位置檢測裝置10檢測檢測區域IOR 中與屏幕部件290平行的XY平面(檢測面)內的目標物體Ob的位置(X坐標及Y坐標)。 因此，本方式的帶位置檢測功能的顯示裝置100中，例如，將光學位置檢測裝置10中檢測目 標物體Ob的XY坐標的結果作為用于指定投影圖像的一部分等的輸入信息等來對待，并基 于該輸入信息進行圖像的切換等。(位置檢測裝置的結構)圖2是本發明實施方式1所涉及的帶位置檢測功能的顯示裝置100中使用的光學 位置檢測裝置的電氣結構說明圖。本方式的光學位置檢測裝置10包括向檢測區域IOR出射位置檢測光的3個發光 元件12 (第一發光元件12A、第二發光元件12B、第三發光元件12C)和檢測檢測區域IOR內 目標物體Ob反射的位置檢測光L3的光檢測器30。本方式中，3個發光元件12位于屏幕部 件四0的屏幕面側，在檢測區域IOR的側向使光軸朝向沿著屏幕面的方向。因 此，從發光元件12出射的位置檢測光L2沿著屏幕面^Oa前進。3個發光元件12的光軸朝向檢測區域IOR的4個角部分IORa IORd之中的3個 角部分10Ra、10Rb、10Rc。更具體地，第一發光元件12A的光軸朝向檢測區域IOR的角部分 10Ra，從角部分IORa —側向檢測區域IOR出射第一位置檢測光L2a。第二發光元件12B的 光軸朝向檢測區域IOR的角部分10Rb，從角部分IORb —側向檢測區域IOR出射第二位置檢測光L2b。第三發光元件12C的光軸朝向檢測區域IOR的角部分10Rc，從角部分IORc —側 向檢測區域IOR出射第三位置檢測光L2c。發光元件12由LED (發光二極管)等構成，將由紅外光組成的位置檢測光L2作為 發散光出射。也就是說，位置檢測光L2最好具有能被手指或手寫筆等目標物體Ob有效反 射的波長范圍，因此若目標物體Ob是手指等人體，優選位置檢測光L2是在人體表面反射率 高的紅外線(特別是與可見光范圍接近的近紅外線，如波長850nm附近)或950nm。本方式 中，任一發光元件12都出射峰值波長在850nm附近的波長范圍的紅外光。光檢測器30由光敏二極管或光敏晶體管等光接收元件組成，在屏幕部件290的屏 幕面—側，使光接收部31在檢測區域IOR的外側朝向沿著屏幕面的方向。如圖2所示，光學位置檢測裝置10具有驅動發光元件12 (第一發光元件12A、第二 發光元件12B、第三發光元件12C)的光源驅動部14和位置檢測部50，來自光檢測器30的檢 測結果向位置檢測部50輸出。光源驅動部14包括驅動發光元件12的光源驅動電路140、 以及通過光源驅動電路140控制多個發光元件12中每一個的發光強度的光源控制部145。 光源驅動電路140包括驅動作為第一光源的第一發光元件12A的光源驅動電路140a、驅動 作為第二光源的第二發光元件12B的光源驅動電路140b和驅動作為第三光源的第三發光 元件12C的光源驅動電路140c。光源控制部145通過光源驅動電路140a 140c來控制發 光元件12。位置檢測部50包括信號處理部51與XY坐標檢測部52，根據光檢測器30的檢測 結果檢測目標物體Ob的位置。光源控制部145和位置檢測部50用信號線連接并聯動進行 對發光元件12的驅動和位置檢測部50中的檢測動作。(位置檢測光L2的強度分布的結構)圖3是本發明實施方式1涉及的光學位置檢測裝置10中利用的位置檢測光的強 度分布的說明圖，圖3(a)、(b)、(c)分別是第一位置檢測光形成的第一強度分布的說明圖、 第二位置檢測光形成的第二強度分布的說明圖以及第三位置檢測光形成的第三強度分布 的說明圖。在本方式的光學位置檢測裝置10中，第一發光元件12A、第二發光元件12B以及第 三發光元件12C在與檢測區域IOR的角部分10Ra、IORbUORc相對的位置上，使光軸朝向角 部分10Ra、10Rb、10Rc。另外，從第一發光元件12A出射的第一位置檢測光L2a、從第二發光 元件12B出射的第二位置檢測光L2b以及從第三發光元件12C出射的第三位置檢測光L2c 都是發散光，這些發散光在光軸L12a、L12b、L12c附近強度最大，離光軸L12a、L12b、L12c 越遠，強度連續地降低。另外，第一位置檢測光L2a、第二位置檢測光L2b及第三位置檢測光 L2c離第一發光元件12A、第二發光元件12B及第三發光元件12C越遠，強度連續地降低。因此，從第一發光元件12A出射的第一位置檢測光Lh在檢測區域IOR中形成如 圖3 (a)所示的第一強度分布L2al。在該第一強度分布L2al中，在角部分IORa形成第一強 度分布L2al的最大強度部分L2a0，并且，強度隨著與最大強度部分L2a0距離的增加而單 調減少。本方式的第一強度分布L2al中，強度隨著與最大強度部分L2a0距離的增加而成 直線或近似直線地減少。另外，從第二發光元件12B出射的第二位置檢測光L2b在檢測區 域IOR中形成如圖3(b)所示的第二強度分布L2bl。在該第二強度分布L2bl中，在角部分 IORb形成第二強度分布L2bl的最大強度部分L2b0，并且強度隨著與最大強度部分L2b0距離的增加而單調減少。本方式的第二強度分布L2bl中，強度隨著與最大強度部分L2b0距 離的增加而成直線或近似直線地減少。另外，從第三發光元件12C出射的第三位置檢測光 L2c在檢測區域IOR中形成如圖3(c)所示的第三強度分布L2cl。在該第三強度分布L2cl 中，在角部分IORc形成第三強度分布L2cl的最大強度部分L2c0，并且強度隨著與最大強度 部分L2c0距離的增加而單調減少。本方式的第三強度分布L2cl中，強度隨著與最大強度 部分L2c0距離的增加而成直線或近似直線地減少。這里，第一強度分布L2al的最大強度部分L2a0和第二強度分布L2bl的最大強度 部分L2b0在X軸方向相偏離。另外，第三強度分布L2cl的最大強度部分L2c0位于與連接 第二強度分布L2bl的最大強度部分L2b0和第一強度分布L2al的最大強度部分L2a0的虛 擬直線不重合的位置。也就是說，第一強度分布L2al的最大強度部分L2a0、第二強度分布 L2bl的最大強度部分L2b0以及第三強度分布L2cl的最大強度部分L2c0位于虛擬三角形 的角部分上。因此，第一強度分布L2al、第二強度分布L2bl及第三強度分布L2cl具有互不 相同的方向上的強度梯度。(坐標檢測的基本原理)本方式的帶位置檢測功能的顯示裝置100中，在位置檢測用光源部11點亮發光元 件12并形成檢測區域IOR的位置檢測光L2的強度分布，同時，光檢測器30檢測目標物體 Ob反射的位置檢測光L2，基于該光檢測器30的檢測結果，位置檢測部50檢測出檢測區域 IOR內的目標物體Ob的位置。因此，參照圖4說明坐標檢測的原理。圖4是本發明實施方式1涉及的帶位置檢測功能的顯示裝置100的光學位置檢測 裝置10的示意性原理說明圖，圖4(a)、(b)分別是目標物體反射的位置檢測光的強度說明 圖以及為使目標物體反射的位置檢測光的強度相等而調整位置檢測光的強度分布時的情 形的說明圖。本方式的帶位置檢測功能的顯示裝置100中，依次點亮位置檢測用光源部11的 第一發光元件12A及第二發光元件12B而出射第一位置檢測光Lh及第二位置檢測光L2b 時，依次形成如圖4(a)、(b)所示的第一強度分布L2al及第二強度分布L2bl。在以下的說 明中，第一強度分布L2al的最大強度部分L2a0與第二強度分布L2bl的最大強度部分L2b0 在Y軸方向的位置一致，而在X軸方向相偏離，所以說明時以第一強度分布L2al中X軸方 向的分量作為X坐標檢測用第一強度分布、第二強度分布L2bl中X軸方向的分量作為 X坐標檢測用第二強度分布L2)(b。為了利用X坐標檢測用第一強度分布及X坐標檢測用第二強度分布L2)(b來 檢測X軸方向的位置(X坐標)，如圖4(a)所示，首先，在第一期間中熄滅第二發光元件12B 而點亮第一發光元件12A，形成強度從X軸方向的另一側X2向一側Xl單調減少的X坐標 檢測用第一強度分布L2fe。然后，在第二期間中熄滅第一發光元件12A而點亮第二發光元 件12B，形成強度從X軸方向的一側Xl向另一側X2單調減少的X坐標檢測用第二強度分 布L2Xb。因此，若在檢測區域IOR中配置有目標物體0b，則第一位置檢測光Lh及第二位 置檢測光L2b被目標物體Ob反射，其反射光的一部分被光檢測器30檢測。這里，由于第一 期間形成的X坐標檢測用第一強度分布及第二期間形成的X坐標檢測用第二強度分 布L2)(b具有一定的分布，所以可通過以下的方法等來根據光檢測器30的檢測結果檢測出 目標物體Ob的X坐標。
例如，根據為了使第一期間中形成X坐標檢測用第一強度分布時的光檢測器 30的檢測值L)(a與第二期間中形成X坐標檢測用第二強度分布L2)(b時的光檢測器30的檢 測值L)(b相等而調整對發光元件12的控制量(驅動電流)時的調整量來檢測目標物體Ob 的X坐標。該方法中，若第一期間中光檢測器30的檢測值LXa與第二期間中光檢測器30 的檢測值LXb相等，則可知道圖3所示的第一強度分布L2al的最大強度部分L2a0到目標 物體Ob的距離與從第二強度分布L2bl的最大強度部分L2b0到目標物體Ob的距離相等。與此相反，當第一期間中光檢測器30的檢測值LXa與第二期間中光檢測器30的 檢測值LXb不相同的情況下，為了使檢測值LXa、LXb相等，調整對第一發光元件12A及第二 發光元件12B的控制量(驅動電流)，如圖4(b)所示，再次在第一期間中形成X坐標檢測用 第一強度分布，在第二期間中形成X坐標檢測用第二強度分布L2)(b。結果，若第一期 間中光檢測器30的檢測值LXa與第二期間中光檢測器30的檢測值LXb變為相等，則第一 期間中對第一發光元件12A的控制量的調整量AIJCa與第二期間中對第二發光元件12B的 控制量的調整量Δ LXb的比對應于目標物體Ob從圖3所示的第一強度分布L2al的最大強 度部分L2a0與第二強度分布L2bl的最大強度部分L2b0的中點的偏移量之比。另外，第一 期間中光檢測器30的檢測值LXa和第二期間中光檢測器30的檢測值LXb變為相等時的第 一期間中對第一發光元件12A的控制量與第二期間中對第二發光元件12B的控制量之比對 應于從圖3所示的第一強度分布L2al的最大強度部分L2a0到目標物體Ob的距離與從第 二強度分布L2bl的最大強度部分L2b0到目標物體Ob的距離之比。因此，由于知道從第一 強度分布L2al的最大強度部分L2a0到目標物體Ob的距離與從第二強度分布L2bl的最大 強度部分L2b0到目標物體Ob的距離之比，從而可檢測出目標物體Ob的X坐標。應當說明的是，當第一期間中光檢測器30的檢測值L)(a與第二期間中光檢測器30 的檢測值LXb不相同的情況下，為了使檢測值LXa、LXb相等，例如，既可以使第一期間中對 第一發光元件12A的控制量減少調整量Δ LXa的量，或者，也可以使第二期間中對第二發光 元件12Β的控制量增大調整量ALXb的量。結果，若第一期間中光檢測器30的檢測值LXa 與第二期間中光檢測器30的檢測值LXb變為相等，則調整控制量后的第一期間中對第一發 光元件12Α的控制量與調整控制量后的第二期間中對第二發光元件12Β的控制量之比對應 于從圖3所示的第一強度分布L2al的最大強度部分L2a0到目標物體Ob的距離與從第二 強度分布L2bl的最大強度部分L2b0到目標物體Ob的距離之比。因此，由于知道從第一強 度分布L2al的最大強度部分L2a0到目標物體Ob的距離與從第二強度分布L2bl的最大強 度部分L2b0到目標物體Ob的距離之比，從而可檢測出目標物體Ob的X坐標。在采用上述任一種方法的情況下，同樣地，如果在第三期間及第四期間中依次點 亮在Y軸方向分開的發光元件12、例如第二發光元件12B及第三發光元件12C并進行上述 處理，就可檢測出目標物體Ob的Y坐標。如上所述，當基于光檢測器30的檢測結果獲取目標物體Ob在檢測區域IOR內的 位置信息時，例如可采用將微處理器(MP U)用作光源控制部145、位置檢測部50并由此執 行規定的軟件(操作程序)來進行處理的結構。另外，也可參照圖5，如以下說明的那樣采 用使用了邏輯電路等硬件的信號處理部來進行處理的結構。(位置檢測部50的結構示例)圖5是本發明實施方式1所涉及的帶位置檢測功能的顯示裝置100中的信號處理內容的說明圖，圖5(a)、(b)分別是應用了本發明的帶位置檢測功能的顯示裝置100的位 置檢測部50的說明圖以及位置檢測部50的發光強度補償指令部中的處理內容的說明圖。 這里所示的位置檢測部50是參照圖4所說明的方法中基于為了使第一期間及第二期間中 光檢測器30的檢測值LXa、LXb相等而調整對第一發光元件12A及第二發光元件12B的控 制量(驅動電流)時的調整量或控制量來檢測目標物體Ob的X坐標的方法。另外，由于用 于檢測X軸坐標及Y坐標的結構相同，以下的說明中僅說明求X坐標的情況。如圖5(a)所示，本方式的帶位置檢測功能的顯示裝置100中，光源驅動電路140 被表示為在第一期間中通過可變電阻111向多個發光元件12中的每一個施加規定電流值 的驅動脈沖，在第二期間中通過可變電阻112及翻轉電路113向多個發光元件12中的每一 個施加規定電流值的驅動脈沖。因此，光源驅動電路140在第一期間和第二期間中對發光 元件12施加逆相的驅動脈沖。而且，在第一期間中形成X坐標檢測用第一強度分布 時的第一位置檢測光Lh經目標物體Ob反射后的光被共同的光檢測器30接收，并且，在第 二期間中形成X坐標檢測用第二強度分布L2)(b時的第二位置檢測光L2b經目標物體Ob反 射后的光被共同的光檢測器30接收。在光強度信號生成電路150中，光檢測器30與IkQ 大小的電阻30r串聯電連接，并在它們的兩端施加偏壓Vb。在該光強度信號生成電路150中，位置檢測部50電連接在光檢測器30和電阻30r 的連接點Pl上。從光檢測器30與電阻30r的連接點Pl輸出的檢測信號Vc用下式表示。Vc = V30/ (V30+ 電阻 30r 的電阻值)V30 光檢測器30的等效電阻因此，比較環境光未入射至光檢測器30的情況與環境光已入射至光檢測器30的 情況，環境光已入射至光檢測器30的情況下，檢測信號Vc的電平和振幅都變大。位置檢測部50大致包括位置檢測用信號提取電路190、位置檢測用信號分離電路 170以及發光強度補償指令電路180。另外，發光強度補償指令電路180作為圖2所示的光 源控制部145的一部分發揮作用。位置檢測用信號提取電路190具有由InF左右的電容器組成的濾波器192，該濾波 器192起到從自光檢測器30與電阻30r的連接點Pl輸出的信號中除去直流分量的高通濾 波器的作用。因此，通過濾波器192從由光檢測器30與電阻30r的連接點Pl輸出的檢測 信號Vc中提取出第一期間及第二期間中光檢測器30所檢測的位置檢測光L2的位置檢測 信號Vd。也就是說，相對于位置檢測光L2已經過調制，由于環境光在某一期間內可認為強 度是一定的，所以由環境光引起的低頻分量或直流分量被濾波器192除去。另外，位置檢測用信號提取電路190在濾波器192的后段具有包括220kQ左右的 反饋電阻194的加法電路193，通過濾波器192提取的位置檢測信號Vd作為疊加在偏壓Vb 的1/2倍的電壓V/2上的位置檢測信號Vs輸出至位置檢測用信號分離電路170。位置檢測用信號分離電路170包括在第一期間中與向發光元件12施加的驅動脈 沖同步地進行開關操作的開關171、比較器172以及與比較器172的各輸入線電連接的電容 器173。因此，若位置檢測信號Vs輸入至位置檢測用信號分離電路170，則從位置檢測用信 號分離電路170向發光強度補償指令電路180交替地輸出第一期間中的位置檢測信號Vs 的實效值Vea與第二期間中的位置檢測信號Vs的實效值Veb。發光強度補償指令電路180比較實效值Vea、Veb并進行如圖5(b)所示的處理，為使第一期間中的位置檢測信號Vs的實效值Vea與第二期間中的位置檢測信號Vs的實效值 Veb為同一電平，向光源驅動電路140輸出控制信號Vf以控制光源驅動電路140。也就是 說，發光強度補償指令電路180比較第一期間中的位置檢測信號Vs的實效值Vea與第二期 間中的位置檢測信號Vs的實效值Veb，在它們相等的情況下維持現有的驅動條件。與此相 反，在第一期間中的位置檢測信號Vs的實效值Vea比第二期間中的位置檢測信號Vs的實 效值Veb低的情況下，發光強度補償指令電路180降低可變電阻111的電阻值來提高第一 期間中第一發光元件12A的出射光量。另外，在第二期間中的位置檢測信號Vs的實效值Veb 比第一期間中的位置檢測信號Vs的實效值Vea低的情況下，發光強度補償指令電路180降 低可變電阻112的電阻值來提高第二期間中第二發光元件12B的出射光量。像這樣地在帶位置檢測功能的顯示裝置100中通過位置檢測部50的發光強度補 償指令電路180來控制第一發光元件12A及第二發光元件12B的控制量(電流量)，以使第 一期間及第二期間中光檢測器30的檢測量相同。因此，在發光強度補償指令電路180中， 由于存在與為使第一期間中的位置檢測信號Vs的實效值Vea與第二期間中的位置檢測信 號Vs的實效值Veb變為同一電平的對發光元件12的控制量相關的信息，所以若將該信息 作為位置檢測信號Vg向XY坐標檢測部52輸出，則XY坐標檢測部52可得到檢測區域IOR 中的目標物體Ob的X坐標。另外，利用同樣的原理，XY坐標檢測部52可得到檢測區域IOR 中的目標物體Ob的Y坐標。另外，在本方式中，在位置檢測用信號提取電路190中，濾波器192從由光檢測器 30與電阻30ι 的連接點Pl輸出的檢測信號Vc中去除由環境光引起的直流分量而提取位置 檢測信號Vd。因此，即使在自光檢測器30與電阻30ι 的連接點Pl輸出的檢測信號Vc中 包含由環境光的紅外分量引起的信號分量的情況下，也能消除該環境光的影響。(XY坐標檢測操作)參照圖1、圖3及圖6，具體地說明在本方式的帶位置檢測功能的顯示裝置100中 檢測檢測區域IOR內的目標物體Ob的位置的操作。圖6是本發明實施方式1涉及的帶位 置檢測功能的顯示裝置100中的XY坐標檢測操作的說明圖。在本方式的帶位置檢測功能的顯示裝置100中，為檢測檢測區域IOR內的目標物 體Ob的XY坐標，通過以下說明的第一期間及第二期間檢測X坐標，通過第三期間及第四期 間檢測Y坐標。在本方式的帶位置檢測功能的顯示裝置100中，為了檢測檢測區域IOR內的目標 物體Ob的X坐標，首先，在第一期間中，熄滅第二發光元件12B及第三發光元件12C而點亮 第一發光元件12A，形成圖3 (a)所示的第一強度分布L2al。然后在第二期間中，熄滅第一 發光元件12A及第三發光元件12C而點亮第二發光元件12B，形成如圖3(b)所示的第二強 度分布L2bl。結果，若第一期間中光檢測器30的檢測值與第二期間中光檢測器30的檢測 值相等，就可知道從圖3所示的第一強度分布L2al的最大強度部分L2a0到目標物體Ob的 距離與從第二強度分布L2bl的最大強度部分L2b0到目標物體Ob的距離相等。與此相反，在第一期間中的光檢測器30的檢測值與第二期間中的光檢測器30的 檢測值不相同的情況下，為了使它們的檢測值相等，調整對第一發光元件12A及第二發光 元件12B的控制量(驅動電流)，再次在第一期間中形成第一強度分布L2al，在第二期間 中形成第二強度分布L2bl。結果，若第一期間中光檢測器30的檢測值與第二期間中光檢測器30的檢測值變為相等，則求出第一期間中對第一發光元件12A的控制量的調整量與第二 期間中對第二發光元件12B的控制量的調整量之比。或者，求出第一期間中的光檢測器30 的檢測值與第二期間中的光檢測器30的檢測值變為相等時的第一期間中對第一發光元件 12A的控制量與第二期間中對第二發光元件12B的控制量之比。由于這些比對應于從圖3 所示的第一強度分布L2al的最大強度部分L2a0到目標物體Ob的距離與從第二強度分布 L2bl的最大強度部分L2b0到目標物體Ob的距離之比，從而可知目標物體Ob在圖6 (a)所 示的線Xab上。接下來，為了檢測檢測區域IOR內的目標物體Ob的Y坐標，首先，在第三期間中， 熄滅第一發光元件12A及第三發光元件12C而點亮第二發光元件12B，形成如圖3(b)所示 的第二強度分布L2bl。然后在第四期間中，熄滅第一發光元件12A及第二發光元件12B而 點亮第三發光元件12C，形成如圖3 (c)所示的第三強度分布L2cl。結果，若第三期間中光 檢測器30的檢測值與第四期間中光檢測器30的檢測值相等，就可知從圖3所示的第二強 度分布L2bl的最大強度部分L2b0到目標物體Ob的距離與從第三強度分布L2cl的最大強 度部分L2c0到目標物體Ob的距離相等。與此相反，在第三期間中的光檢測器30的檢測值與第四期間中的光檢測器30的 檢測值不相同的情況下，為了使這些檢測值相等，調整對第二發光元件12B及第三發光元 件12C的控制量(驅動電流)，再次在第三期間中形成第二強度分布L2bl，在第四期間中形 成第三強度分布L2cl。結果，若第三期間中光檢測器30的檢測值與第四期間中光檢測器 30的檢測值變為相等，則求出第三期間中對第二發光元件12B的控制量的調整量與第四期 間中對第三發光元件12C的控制量的調整量之比。另外，求出第三期間中的光檢測器30 的檢測值與第四期間中的光檢測器30的檢測值變為相等時的第三期間中對第二發光元件 12B的控制量與第四期間中對第三發光元件12C的控制量之比。由于這些比對應于從圖3 所示的第一強度分布L2bl的最大強度部分L2b0到目標物體Ob的距離與從第二強度分布 L2cl的最大強度部分L2c0到目標物體Ob的距離之比，從而可知目標物體Ob在圖6 (b)所 示的線上。這樣地求出線XabJbc后，如圖6 (c)所示，若求得線XabJbc的交點的坐標，就可 求出目標物體Ob的XY坐標。另外，雖然在本方式中第一強度分布L2al的最大強度部分L2a0、第二強度分布 L2bl的最大強度部分L2b0以及第三強度分布L2cl的最大強度部分L2c0位于檢測區域IOR 的角部分10Ra、IORbUORc上，但即使最大強度部分L2aO、L2bO、L2cO在上述以外的位置，也 可用上述的方法求出目標物體Ob的XY坐標。也就是說，雖然本方式中最大強度部分L2a0、 L2b0、L2c0位于相當于虛擬直角三角形的角的位置，但最大強度部分L2a0、L2b0、L2c0也 可以位于相當于直角三角形以外的三角形的角的位置。任何情況下，最大強度部分L2a0、 L2b0、L2c0不在同一直線上即可。另外，雖然本方式中最大強度部分L2a0、L2b0排列在X 軸上、最大強度部分L2bO、L2cO排列在Y軸上，但不限于該布局，最大強度部分L2aO、L2bO、 L2c0不在同一直線上即可。(本方式的主要效果)如以上所述，本方式的光學檢測裝置10中，從發光元件12向檢測區域IOR出射位 置檢測光L2 (第一位置檢測光L2a、第二位置檢測光L2b及第三位置檢測光L2c)并在檢測區域IOR形成位置檢測光L2的強度分布，通過光檢測器30檢測檢測區域IOR中目標物體 Ob反射的位置檢測光L3。因此，不用在檢測區域IOR周圍配置多個光源、光檢測器也可光 學地檢測目標物體Ob的位置。這里，向檢測區域IOR出射帶第一強度分布L2al的第一位置檢測光L2a、帶在偏 離第一強度分布L2al的最大強度部分L2a0的位置上具有最大強度部分L2b0的第二強度 分布L2bl的第二位置檢測光L2b、以及帶在偏離連接兩個最大強度部分L2aO、L2bO的虛擬 直線的位置上具有最大強度部分L2c0的第三強度分布L2cl的第三位置檢測光L2c作為位 置檢測光L2。因此，若使用第一位置檢測光L2a、第二位置檢測光L2b及第三位置檢測光 L2c其中的兩種位置檢測光和另一組合的兩種位置檢測光，位置檢測部50就可根據光檢測 器30的光接收結果檢測目標物體Ob的XY坐標。也就是說，如果比較光檢測器30對目標 物體Ob反射的第一位置檢測光L2a的光接收強度與光檢測器30對目標物體Ob反射的第 二位置檢測光L2b的光接收強度以及比較光檢測器30對目標物體Ob反射的第二位置檢測 光L2b的光接收強度與光檢測器30對目標物體Ob反射的第三位置檢測光L2c的光接收強 度，即能夠以比較簡單的結構光學地檢測出目標物體Ob的2維坐標。另外，由于位置檢測 光L2由紅外光組成，所以具有位置檢測光L2不會妨礙圖像的顯示的優點。另外，第一強度分布L2al、第二強度分布L2bl及第三強度分布L2cl中，強度隨著 與最大強度部分L2a0、L2b0、L2c0的距離的增加而單調減少。特別地，本方式中的第一強 度分布L2al、第二強度分布L2bl及第三強度分布L2cl中，強度隨著與最大強度部分L2a0、 L2bO、L2cO距離的增加而成直線地或近似直線地減少。因此，由于目標物體Ob的位置與光 檢測器30的光接收強度是比較簡單的關系，所以能比較簡單的處理高精度地檢測出目標 物體Ob的位置。另外，位置檢測用光源部11按不同定時出射第一位置檢測光L2a、第二位置檢測 光L2b及第三位置檢測光L2c。因此，即使第一位置檢測光L2a、第二位置檢測光L2b及第 三位置檢測光L2c的波長相同，也可以用一個光檢測器30檢測第一位置檢測光L2a、第二位 置檢測光L2b及第三位置檢測光L2c，從而可實現結構的簡化。更進一步，第一發光元件12A、第二發光元件12B及第三發光元件12C是發光二極 管，出射由發散光組成的紅外光。因此，相應于光軸的位置即為強度分布的最大強度部分， 可容易地形成強度隨著與該最大強度部分的距離的增加而單調減少的強度分布。[實施方式2]圖7是本發明實施方式2涉及的光學位置檢測裝置10及帶位置檢測功能的顯示 裝置100的示意性結構說明圖，圖7(a)、(b)分別是從斜上方觀看帶位置檢測功能的顯示裝 置100的主要部分時的外觀的示意性說明圖以及側視時的外觀的示意性說明圖。另外，由 于本方式的基本結構與實施方式1相同，所以以同一符號標注共同部分并省略了對它們的 說明。實施方式1中，將發光元件12在屏幕部件四0的屏幕面^Oa —側配置在檢測區 域IOR的側旁，但在本方式中，如圖7所示，將發光元件12 (第一發光元件12A、第二發光元 件12B及第三發光元件12C)配置在屏幕部件四0的屏幕面^Oa側相反側的背面側^Ob 上。也就是說，發光元件12 (第一發光元件12A、第二發光元件12B及第三發光元件12C)相 對于檢測區域IOR被配置在輸入操作側的對側。
這里，發光元件12使光軸經由屏幕部件290朝向檢測區域10R，并向檢測區域IOR 出射由紅外光組成的位置檢測光L2。也就是說，屏幕部件290在屏幕面^Oa側具有白色的 屏幕，該屏幕對由紅外光組成的位置檢測光L2具有透光性。另外，屏幕部件四0中，為了提 高屏幕上所顯示的圖像的質量，有時會在屏幕的背面側形成黑色的遮光層，這樣的情況下， 若在遮光層上預先形成多個由微細的孔組成的透光部，則屏幕部件290對由紅外光組成的 位置檢測光L2具有透光性。本方式中，光檢測器30由光敏二極管或光敏晶體管等光接收元件組成，在屏幕部 件四0的屏幕面^Oa —側，使光接收部31在檢測區域IOR的外側朝向沿著屏幕面^Oa的 方向。這樣構成的光學位置檢測裝置10中，第一發光元件12A、第二發光元件12B及第三 發光元件12C在與檢測區域IOR的角部分10Ra、IORbUORc相對的位置上使光軸朝向角部 分10Ra、10Rb、10Rc。另外，從第一發光元件12A出射的第一位置檢測光L2a、從第二發光元 件12B出射的第二位置檢測光L2b及從第三發光元件12C出射的第三位置檢測光L2c都是 發散光，該發散光在光軸Llh、L12b、L12c附近強度最大，離光軸Lib、L12b、L12c越遠，強 度連續地降低。因此，本方式也與實施方式1相同，從第一發光元件12A出射的第一位置檢測光 Lh在檢測區域IOR形成如圖3(a)所示的第一強度分布L2al。在該第一強度分布L2al 中，在角部分IORa是第一強度分布L2al的最大強度部分L2a0，且強度隨著與最大強度部分 L2a0距離的增加而單調減少。在本方式的第一強度分布L2al中，強度隨著與最大強度部分 L2a0的距離的增加而成直線地或近似直線地減少。另外，從第二發光元件12B出射的第二 位置檢測光L2b在檢測區域IOR形成如圖3(b)所示的第二強度分布L2bl。在該第二強度 分布L2bl中，在角部分IORb是第二強度分布L2bl的最大強度部分L2b0，且強度隨著與最 大強度部分L2b0距離的增加而單調減少。在本方式的第二強度分布L2bl中，強度隨著與最 大強度部分L2b0的距離的增加而成直線地或近似直線地減少。另外，從第三發光元件12C 出射的第三位置檢測光L2c在檢測區域IOR形成如圖3(c)所示的第三強度分布L2cl。在 該第三強度分布L2cl中，在角部分IORc是第三強度分布L2cl的最大強度部分L2c0，且強 度隨著與最大強度部分L2c0距離的增加而單調減少。在本方式的第三強度分布L2cl中， 強度隨著與最大強度部分L2c0的距離的增加而成直線地或近似直線地減少。這里，第一強度分布L2al的最大強度部分L2a0與第二強度分布L2bl的最大強度 部分L2b0在X軸方向相偏離。另外，第三強度分布L2cl的最大強度部分L2c0位于與連接 第二強度分布L2bl的最大強度部分L2b0與第一強度分布L2al的最大強度部分L2a0的虛 擬直線不相重合的位置。也就是說，第一強度分布L2al的最大強度部分L2a0、第二強度分 布L2bl的最大強度部分L2b0及第三強度分布L2cl的最大強度部分L2c0位于虛擬三角形 的角部分上。因此，第一強度分布L2al、第二強度分布L2bl及第三強度分布L2cl具有互不 相同方向上的強度梯度。因此，與實施方式1相同，本方式的光學位置檢測裝置10中也能 根據參照圖4及圖6所說明的方法檢測目標物體Ob的XY坐標。[實施方式3]圖8是本發明實施方式3涉及的光學位置檢測裝置10及帶位置檢測功能的顯示 裝置100的示意性結構說明圖，圖8(a)、(b)分別是從斜上方觀看帶位置檢測功能的顯示裝置100的主要部分時的外觀的示意性說明圖以及側視時的外觀的示意性說明圖。圖9是本 發明實施方式3所涉及的光學位置檢測裝置10的說明圖，圖9 (a)、(b)、(c)分別是光學位 置檢測裝置10的截面結構的示意性說明圖、光學位置檢測裝置中所用的導光板等的結構 說明圖以及導光板內的位置檢測用紅外光的衰減狀態的說明圖。另外，由于本方式的基本 結構與實施方式1相同，故以同一符號標注共同部分并省略了對它們的說明。此外，圖9中 Z軸方向示作上下方向。在上述實施方式1、2中，發光元件12的光軸朝向檢測區域10R，但本方式中如參照 圖9及圖10所說明的那樣，使用了由聚碳酸酯、丙烯樹脂等透明樹脂板等組成的導光板13， 發光元件12的光軸朝向檢測區域10R。因此，從發光元件12出射的位置檢測光L2通過導 光板13向檢測區域IOR出射。更詳細地，如圖8及圖9所示，本方式的光學位置檢測裝置10在屏幕部件290的背 面側上具有平面形狀近似長方形的導光板13。也就是說，導光板13相對于檢測區域 IOR配置在輸入操作側的對側。從Z軸方向看時，導光板13具有與設置在屏幕部件四0的 前方的檢測區域IOR基本相似的形狀，導光板13的角部分13a 13d位于與檢測區域IOR 的角部分IORa IORd大致相同的方向上。這里，在導光板13中，朝向檢測區域IOR的一面是光出射面13s，角部分IORa IORd被用作從發光元件12出射的位置檢測光L2的光入射部。更具體地說，發光元件12 (第 一發光元件12A、第二發光元件12B及第三發光元件12C)在與導光板13的角部分13a、13b、 13c相對的位置上使光軸朝向角部分13a、13b、13c。因此，發光元件12相對于檢測區域IOR 配置于輸入操作側的對側。另外，在導光板13的背面13t或光出射面13s上設置有表面凹 凸結構、棱鏡結構、散射層(未予圖示)等，通過這樣的光散射結構，從角部分13a、13b、13c 入射并在內部傳播的光隨著沿其傳播方向前進而漸漸地偏轉并由光出射面13s出射。另 外，在導光板13的光出射側，為了實現位置檢測光L2a L2d的均勻化，有時也會根據需 要配置棱鏡片或光散射板等光學片。本方式中，光檢測器30也由光敏二極管或光敏晶體管等光接收元件組成，在屏幕 部件四0的屏幕面^Oa —側，使光接收部31在檢測區域IOR的外側朝向沿著屏幕面^Oa 的方向。這樣構成的光學位置檢測裝置10中，從發光元件12出射的位置檢測光L2從導光 板13的角部分13a 13d入射后，邊在導光板13內部傳播，邊從光出射面13s出射。因此， 從導光板13的光出射面13s向檢測區域IOR出射的位置檢測光L2被目標物體Ob反射后， 目標物體Ob反射的位置檢測光L3被光檢測器30檢測。這里，從發光元件12出射的位置檢測光L2從導光板13的角部分13a 13d入射 后，邊在導光板13內部傳播，邊從光出射面13s出射。例如，從第一發光元件12A出射的 第一位置檢測光Lh邊在導光板13的內部傳播，邊從光出射面13s出射。此時，如圖9(c) 所示，從導光板13向檢測區域IOR出射的第一位置檢測光Lh的光量隨著與第一發光元件 12A的距離而直線衰減。從第二發光元件12B出射的第二位置檢測光L2b及從第三發光元 件12C出射的第三位置檢測光L2c也是同樣地邊衰減邊從光出射面13s出射。另外，第一 發光元件12A配置在導光板13的角部分13a處，第二發光元件12B配置在導光板13的角 部分1 處，第三發光元件12C配置在導光板13的角部分13c處。
因此，本方式也與實施方式1相同，從第一發光元件12A出射的第一位置檢測光 Lh在檢測區域IOR形成如圖3(a)所示的第一強度分布L2al。在該第一強度分布L2al中， 檢測區域IOR的角部分IORa是第一強度部分L2al的最大強度部分L2a0，且強度隨著與最 大強度部分L2a0距離的增加而單調減少。在本方式的第一強度分布L2al中，強度隨著與 最大強度部分L2a0距離的增加而成直線地或近似直線地減少。另外，從第二發光元件12B 出射的第二位置檢測光L2b在檢測區域IOR形成如圖3(b)所示的第二強度分布L2bl。在 該第二強度分布L2bl中，檢測區域IOR的角部分IORb是第二強度部分L2bl的最大強度部 分L2b0，且強度隨著與最大強度部分L2b0距離的增加而單調減少。在本方式的第二強度分 布L2bl中，強度隨著與最大強度部分L2b0距離的增加而成直線地或近似直線地減少。另 外，從第三發光元件12C出射的第三位置檢測光L2c在檢測區域IOR形成如圖3 (c)所示的 第三強度分布L2cl。在該第三強度分布L2cl中，檢測區域IOR的角部分IORc是第三強度 分布L2cl的最大強度部分L2c0，且強度隨著與最大強度部分L2c0距離的增加而單調減少。 在本方式的第三強度分布L2cl中，強度隨著與最大強度部分L2c0距離的增加而成直線地 或近似直線地減少。這里，第一強度分布L2al的最大強度部分L2a0與第二強度分布L2bl的最大強度 部分L2b0在X軸方向相偏離。另外，第三強度分布L2cl的最大強度部分L2c0位于與連接 第二強度分布L2bl的最大強度部分L2b0與第一強度分布L2al的最大強度部分L2a0的虛 擬直線不相重合的位置。也就是說，第一強度分布L2al的最大強度部分L2a0、第二強度分 布L2bl的最大強度部分L2b0及第三強度分布L2cl的最大強度部分L2c0位于虛擬三角形 的角部分上。因此，第一強度分布L2al、第二強度分布L2bl及第三強度分布L2cl具有互不 相同方向上的強度梯度。因此，與實施方式1相同，本方式的光學位置檢測裝置10中也能 根據參照圖4及圖6所說明的方法檢測目標物體Ob的XY坐標。[實施方式4]圖10是本發明實施方式4涉及的光學位置檢測裝置10及帶位置檢測功能的顯示 裝置100的示意性結構說明圖，圖10(a)、(b)分別是從斜上方觀看帶位置檢測功能的顯示 裝置100的主要部分時的外觀的示意性說明圖以及第四位置檢測光的強度分布的說明圖。 另外，由于本方式的基本結構與實施方式1相同，故以同一符號標注共同部分并省略了對 它們的說明。上述實施方式1 3中，將第一位置檢測光L2a、第二位置檢測光L2b及第三位置 檢測光L2c作為位置檢測光L2出射，但本方式中，如圖10 (a)所示，位置檢測用光源部11具 有出射由紅外光組成的第四位置檢測光L2d的第四發光元件12D，該第四發光元件12D的光 軸朝向檢測區域IOR的角部分10Rd。因此，如圖10(b)所示，從位置檢測用光源部11出射 的位置檢測光L2d形成以檢測區域IOR的角部分IORd為最大強度部分L2d0的第四強度分 布L2dl。本方式中，光檢測器30也由光敏二極管或光敏晶體管等光接收元件組成，在屏幕 部件四0的屏幕面^Oa —側，使光接收部31在檢測區域IOR的外側朝向沿著屏幕面^Oa 的方向。這樣構成的光學位置檢測裝置10中，全部點亮第一發光元件12A、第二發光元件 12B及第三發光元件12C的同時，使第四發光元件12D也點亮。結果，如圖4所示的第一強 度分布L2al、第二強度分布L2bl及第三強度分布L2cl與第四強度分布L2dl合成，出射強度在Z軸方向變化的位置檢測光。因此，若目標物體Ob反射的位置檢測光被光檢測器30 接收，則位置檢測部50可基于光檢測器30的檢測結果檢測出Z坐標。因此，能以比較簡單 的結構光學地檢測出目標物體Ob的XYZ坐標。該Z坐標的檢測可用于將檢測區域IOR中Z軸方向的規定范圍設定為檢測有效區 域時。例如，若設定離屏幕部件四0的表面5cm以內的范圍為檢測有效區域，則在離屏幕部 件290的表面超過5cm的位置檢測到目標物體Ob的情況下，可將此檢測結果視為無效。因 此，能夠只有在離屏幕部件四0的表面5cm以內的范圍內檢測到目標物體Ob的情況下，才 進行將目標物體Ob的XY坐標視為輸入等的處理。[實施方式5]圖11是本發明實施方式5涉及的光學位置檢測裝置10及帶位置檢測功能的顯示 裝置100的示意性結構說明圖，圖11(a)、(b)分別是從斜上方觀看帶位置檢測功能的顯示 裝置100的主要部分時的外觀的示意性說明圖以及側視時的外觀的示意性說明圖。另外， 由于本方式的基本結構與實施方式1相同，故以同一符號標注共同部分并省略了對它們的 說明。上述實施方式1中，發光元件12及光檢測器30設置于屏幕部件四0附近，但在本 方式中，如圖11所示，光檢測器30的光接收部31從屏幕面的面外方向朝著屏幕面 ^K)a。更具體地，光檢測器30設置于圖像投影裝置200的外殼250的前面部201上。因此， 光檢測器30檢測位置檢測光L2中由目標物體Ob向圖像投影裝置200反射的位置檢測光 L3。因此，本方式的帶位置檢測功能的顯示裝置100中，可以擴大能檢測目標物體Ob 的與屏幕面^Oa的間隔距離。另外，沒有必要將圖像投影裝置200與光檢測器30分別設 置。另外，可以在圖像投影裝置200 —側進行檢測目標物體Ob的位置的處理。更進一步地， 容易將目標物體Ob的位置檢測結果反映到從圖像投影裝置200投影的圖像上。[其他的實施方式]上述實施方式中，按不同定時出射第一位置檢測光L2a、第二位置檢測光L2b及第 三位置檢測光L2c，但也可以將第一位置檢測光L2a、第二位置檢測光L2b及第三位置檢測 光L2c的一部分或全體設為波長互異的紅外光(位置檢測光)并同時出射波長相異的紅外 光來構成。在實現該結構的情況下，使用光接收的波長范圍相異的多個光檢測器即可，通過 這樣的光檢測器，即使同時出射波長相異的紅外光也能分別光接收。[帶位置檢測功能的顯示裝置100的變形例]上述實施方式是將帶位置檢測功能的顯示裝置100應用于投影型顯示裝置或電 子黑板的示例，但如圖12 圖15所示，若采用直視型顯示裝置作為圖像生成裝置，則可參 照圖16用于后述的電子設備。另外，雖然以下說明的示例是套用實施方式3的例子，但也 可套用實施方式1、2、4。(帶位置檢測功能的顯示裝置100的變形例1)圖12及圖13分別是本發明變形例1涉及的光學位置檢測裝置10及帶位置檢測 功能的顯示裝置100的分解立體圖以及截面結構的說明圖。另外，本方式的帶位置檢測功 能的顯示裝置100中，由于光學位置檢測裝置10的結構與上述實施方式相同，故以同一符 號標注共同部分并省略了對它們的說明。
圖12及圖13所示的帶位置檢測功能的顯示裝置100包括光學位置檢測裝置10 與直視型顯示裝置208(圖像生成裝置)，光學位置檢測裝置10包括發出位置檢測光L2的 發光元件12、導光板13以及光接收部31朝向檢測區域IOR的光檢測器30。直視型顯示裝 置208是有機電致發光裝置或等離子顯示裝置等，相對于光學位置檢測裝置10設置于輸入 操作側的對側。直視型顯示裝置208在俯視時與導光板13重合的區域上具有圖像顯示區 域20R，該圖像顯示區域20R在俯視時與檢測區域IOR重合。(帶位置檢測功能的顯示裝置100的變形例2)圖14及圖15是本發明變形例2涉及的光學位置檢測裝置10及帶位置檢測功能 的顯示裝置100的說明圖，圖14及圖15分別是光學位置檢測裝置10及帶位置檢測功能的 顯示裝置100的分解立體圖以及截面結構的說明圖。另外，本方式的帶位置檢測功能的顯 示裝置100中，由于光學位置檢測裝置10的結構與上述實施方式相同，故以同一符號標注 共同部分并省略了對它們的說明。圖14及圖15所示的帶位置檢測功能的顯示裝置100包括光學位置檢測裝置10 和液晶裝置209(直視型圖像生成裝置)，光學位置檢測裝置10包括發出位置檢測光L2的 發光元件12、導光板13以及光接收部31朝向檢測區域IOR的光檢測器30。液晶裝置209 包括液晶面板209a和透光性覆蓋部件209b。液晶裝置209在俯視時與導光板13重合的區 域上具有圖像顯示區域20R，該圖像顯示區域20R在俯視時與檢測區域IOR重合。本方式的帶位置檢測功能的顯示裝置100中，在導光板13的光出射側根據需要配 置了用于使位置檢測光I^a L2d均勻化的光學片16。在本方式中，與導光板13的光出射 面13s相對的第一棱鏡片161、相對于第一棱鏡片161處于與導光板13所在一側的對側且 與第一棱鏡片161對置的第二棱鏡片162以及相對于第二棱鏡片162處于導光板13所在 一側的對側且與第二棱鏡片162對置的光散射板163被用作光學片16。另外，在相對于光 學片16與導光板13所在一側相對的另一側上矩形框狀的遮光片17配置在光學片16的周 圍。該遮光片17防止從位置檢測用光源12A 12D出射的位置檢測光L2a L2d泄露。液晶裝置209在相對于光學片16 (第一棱鏡片161、第二棱鏡片162及光散射板 163)與導光板13所在一側相對的另一側上配備了液晶面板209a。本方式中，液晶面板209a 是透過型液晶面板，具有用密封件23粘合兩塊透光性基板21、22并在基板間填充液晶M 的結構。在本方式中，液晶面板209a是有源矩陣型液晶面板，在兩塊透光性基板21、22的 一側形成有透光性像素電極、數據線、掃描線、像素開關元件(未作圖示)，在另一側形成有 透光性共同電極(未作圖示)。另外，也可在同一基板上形成像素電極及共同電極。該液晶 面板209a中，當通過掃描線對各像素輸出掃描信號并通過數據線輸出圖像信號時，在多個 像素中的每一個上控制液晶M的取向，從而在圖像顯示區域20R形成圖像。液晶面板209a中，在一個透光性基板21上設置了與另一個透光性基板22的輪廓 相比更向周圍突出的基板突出部21t。在此基板突出部21t的表面上安裝了構成驅動電路 等的電子部件25。另外，基板突出部21t與柔性配線基板(FPC)等配線部件沈相連接。另 外，也可在基板突出部21t上只安裝配線部件26。此外，根據需要，在透光性基板21、22的 外表面側配置偏光板(未作圖示)。這里，為了檢測目標物體Ob的平面位置，有必要向通過目標物體Ob進行操作的觀 看側出射位置檢測光L2，液晶面板209a比導光板13及光學片16更靠觀看側(操作側)。因此，在液晶面板209a中，圖像顯示區域20R被構造成可透過位置檢測光L2。另外，在液晶 面板209a配置于導光板13的與觀看側相對的另一側的情況下，沒有必要將圖像顯示區域 20R構造成能透過位置檢測光L2，而是將圖像顯示區域20R構造成能從觀看側透過導光板 13透視該圖像顯示區域20R。液晶裝置209具有用于照明液晶面板209a的照明裝置40。本方式中，照明裝置 40在相對于導光板13與液晶面板209a所在一側相對的另一側上配置于導光板13與反 射板214之間。照明裝置40包括照明用光源41、使從照明用光源41發出的照明光邊傳播 邊出射的照明用導光板43，照明用導光板43具有矩形的平面形狀。照明用光源41由例如 LED (發光二極管)等發光元件構成，根據從驅動電路(未作圖示)輸出的驅動信號，發出例 如白色的照明光L4。在本方式中，沿著照明用導光板43的邊部分43a排列了多個照明用光 源41。照明用導光板43在與邊部分43a鄰接的光出射側的表面部分(光出射面43s的 邊部分43a側的外圍部)上設有傾斜面43g，照明用導光板43朝邊部分43a厚度漸漸增加。 通過具有該傾斜面43g的入光結構，抑制了設有光出射面43s的部分的厚度增加，使得邊部 分43a的高度與照明用光源41的光發出面的高度相對應。在該照明裝置40中，從照明用光源41出射的照明光從照明用導光板43的邊部分 43a入射至照明用導光板43的內部后，朝著另一側的外緣部4 在照明用導光板43的內部 傳播，并從作為一表面的光出射面43s出射。這里，照明用導光板43具有內部傳播光從光 出射面43s出射的出射光的光量比率從邊部分43a側向另一側的外緣部4 單調增加的導 光結構。該導光結構例如可以通過向上述內部傳播方向漸漸提高在照明用導光板43的光 出射面43s或背面43t形成的光偏轉用或光散射用微細凹凸狀折射面的面積、印刷的散射 層的形成密度等來實現。通過設置這樣的導光結構，能使從邊部分43a入射的照明光L4大 體均勻地從光出射面43s出射。本方式中，照明用導光板43在液晶面板209a的與觀看側相對的另一側上配置成 與液晶面板209a的圖像顯示區域20R平面地重合，起到所謂的背后照明的作用。但是，也 可以構造成將照明用導光板43配置在液晶面板209a的觀看側，使其起到所謂的正面照明 的作用。另外，本方式中，照明用導光板43配置在導光板13與反射板214之間，但是照明 用導光板43也可配置于光學片16與導光板13之間。此外，也可以將照明用導光板43與 導光板13構造成共同的導光板。另外，本方式中，光學片16在位置檢測光Lh L2d與照 明光L4之間通用。但是，也可在照明用導光板43的光出射側配置上述光學片16之外的另 一專用光學片。這是因為在照明用導光板43方面，為了使從光出射面43s出射的照明光L4 的平面亮度均勻，較常用的是呈現出充分的光散射作用的光散射板，但在位置檢測用導光 板13方面，若使從光出射面13s出射的位置檢測光Lh L2d較大地散射，則會妨礙位置 檢測。因此，有必要不設置光散射板或使用呈現出比較輕微的光散亂作用的光散射板，所以 優選光散射板為照明用導光板43所專用。然而，對于棱鏡片(第一棱鏡片161或第二棱鏡 片162)等有聚光作用的光學片，即使共用也沒關系。(電子設備上的安裝示例)參照圖16，對應用了參照圖12 圖15所說明的帶位置檢測功能的顯示裝置100 的電子設備進行說明。圖16是使用了本發明涉及的帶位置檢測功能的顯示裝置的電子設備的說明圖。圖16(a)示出了具有帶位置檢測功能的顯示裝置100的便攜式個人計算機 的結構。個人計算機2000包括作為顯示單元的帶位置檢測功能的顯示裝置100和主體部 2010。主體部2010中設有電源開關2001以及鍵盤2002。圖16(b)示出了具有帶位置檢 測功能的顯示裝置100的移動電話的結構。移動電話3000包括多個操作鍵3001、滾動鍵 3002以及作為顯示單元的帶位置檢測功能的顯示裝置100。通過操作滾動鍵3002，可使帶 位置檢測功能的顯示裝置100上顯示的畫面滾動。圖16(c)示出了應用了帶位置檢測功能 的顯示裝置100的信息便攜終端(PDA=Personal Digital Assistants，個人數字助理)的 結構。信息便攜終端4000包括多個操作鍵4001、電源開關4002以及作為顯示單元的帶位 置檢測功能的顯示裝置100。一旦操作電源開關4002，則地址簿、日程表等各種信息就顯示 在帶位置檢測功能的顯示裝置100上。 另外，作為應用了帶位置檢測功能的顯示裝置100的電子設備，除了圖16所示的 以外，還可例舉出數碼相機、液晶電視、取景器型或監視器直視型錄像機、車載導航裝置、尋 呼機、電子記事本、計算器、文字處理器、工作站、電視電話、POS終端、銀行終端等電子機器 等。因此，上述帶位置檢測功能的顯示裝置100可用作這些各類電子設備的顯示部。符號說明IOR檢測區域12發光元件12A第一發光元件(第--光源)12B第二發光元件(第二二光源)12C第三發光元件(第三三光源)30光檢測器50位置檢測部100帶位置檢測功能的顯示裝置200圖像投影裝置Ob目標物體。
權利要求
1.一種光學位置檢測裝置，用于檢測檢測區域內的目標物體的位置，其特征在于包括第一光源，向所述檢測區域出射第一位置檢測光，并在所述檢測區域中形成所述第一 位置檢測光的第一強度分布；第二光源，向所述檢測區域出射第二位置檢測光，并在所述檢測區域中形成第二強度 分布，所述第二強度分布在偏離所述第一強度分布的最大強度部分的位置具有最大強度部 分；第三光源，向所述檢測區域出射第三位置檢測光，并在所述檢測區域中形成第三強度 分布，所述第三強度分布在偏離連接所述第一強度分布的最大強度部分與所述第二強度分 布的最大強度部分的虛擬直線上的位置具有最大強度部分；光檢測器，檢測所述檢測區域內由所述目標物體反射的所述第一位置檢測光、所述第 二位置檢測光及所述第三位置檢測光；以及位置檢測部，根據所述光檢測器獲得的所述第一位置檢測光的光接收強度與所述第二 位置檢測光的光接收強度的比較結果、以及所述光檢測器獲得的所述第二位置檢測光的光 接收強度與所述第三位置檢測光的光接收強度的比較結果，檢測設定在所述檢測區域內的 檢測面內的所述目標物體的二維坐標。
2.根據權利要求1所述的光學位置檢測裝置，其特征在于，在所述第一強度分布、所述第二強度分布及所述第三強度分布中，隨著與最大強度部 分距離的增加，強度單調減少。
3.根據權利要求1或2所述的光學位置檢測裝置，其特征在于，所述第一光源和所述第二光源和所述第三光源在不同的定時下出射所述第一位置檢 測光、所述第二位置檢測光及所述第三位置檢測光。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的光學位置檢測裝置，其特征在于， 所述第一位置檢測光和第二位置檢測光和第三位置檢測光由紅外光組成。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的光學位置檢測裝置，其特征在于，所述第一光源、所述第二光源及所述第三光源將所述第一位置檢測光和第二位置檢測 光和第三位置檢測光作為發散光出射。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的光學位置檢測裝置，其特征在于， 所述第一光源、所述第二光源及所述第三光源被配置成光軸朝向所述檢測區域。
7.根據權利要求1至5中任一項所述的光學位置檢測裝置，其特征在于，還包括 光出射面朝向所述檢測區域的導光板，所述第一位置檢測光、所述第二位置檢測光及所述第三位置檢測光通過該導光板出射 至所述檢測區域。
8.根據權利要求1至7中任一項所述的光學位置檢測裝置，其特征在于，包括 第四光源，與所述第一位置檢測光、所述第二位置檢測光及所述第三位置檢測光一起出射第四位置檢測光，所述第四位置檢測光形成強度在與所述檢測面正交的方向上變化的 強度分布。
9.一種帶位置檢測功能的顯示裝置，其特征在于，具有權利要求1至8中任一項所述的光學位置檢測裝置，且具有在與所述檢測區域重疊的區域形成圖像的圖像生成裝置。
全文摘要
本發明提供一種光學位置檢測裝置以及帶位置檢測功能的顯示裝置，即使不在檢測區域的周圍配置多個光源、光檢測器，也能光學地檢測出目標物體的位置。在帶位置檢測功能的顯示裝置(100)所用的光學位置檢測裝置(10)中，向檢測區域(10R)出射由紅外光組成的位置檢測光L2，通過光檢測器(30)檢測被檢測區域(10R)中的目標物體Ob反射的位置檢測光L3。此時，基于光檢測器(30)對第一位置檢測光L2a的光接收強度與對第二位置檢測光L2b的光接收強度的比較結果以及光檢測器(30)對第二位置檢測光L2b的光接收強度與對第三位置檢測光L2c的光接收強度的比較結果，檢測出目標物體Ob的2維坐標。
文檔編號G06F3/042GK102053763SQ20101051864
公開日2011年5月11日 申請日期2010年10月20日 優先權日2009年10月26日
發明者中西大介 申請人:精工愛普生株式會社