光学位置检测装置及带位置检测功能的显示装置的制作方法

专利名称：光学位置检测装置及带位置检测功能的显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及能光学地检测检测区域内的目标物体的位置的光学位置检测装置及 带位置检测功能的显示装置。
背景技术：
近年来，在移动电话、车载导航、个人计算机、自动售票机、银行终端等电子设备中 使用了在液晶装置等图像生成装置的前面配置有触摸面板的带位置检测功能的显示装置， 在该带位置检测功能的显示装置中边参照图像生成装置上显示的图像边进行信息的输入。 像这样的触摸面板构造成用于检测检测区域内的对象物体位置的位置检测装置(例如，参 考专利文献1)。专利文献1所披露的位置检测装置是光学位置检测装置，具有在直视型显示装置 中将检测区域设置在图像显示面一侧并在夹着检测区域的两侧配置多个发光二极管和多 个光敏晶体管的结构。该位置检测装置中，当目标物体进入检测区域内时，由于目标物体遮 光，所以如果确定了被遮光的光敏晶体管就能检测目标物体的位置。专利文献1 日本特开2001-142643号公报的图6然而，专利文献1所披露的光学位置检测装置并不实用，因为必须在检测区域的 周围配置与待检测位置坐标的分辨率相应的多个发光二极管、光敏晶体管。

发明内容
鉴于以上的问题点，本发明的课题在于提供即使不在检测区域周围配置多个光源 和光检测器也能光学地检测目标物体位置的光学位置检测装置以及带位置检测功能的显示装置。为了解决上述课题，本发明是一种用于检测检测区域内的目标物体的位置的光学 位置检测装置，特征在于包括第一光源，向上述检测区域出射第一位置检测光，并在上述 检测区域中形成上述第一位置检测光的第一强度分布；第二光源，向上述检测区域出射第 二位置检测光，并在上述检测区域中形成第二强度分布，上述第二强度分布在偏离上述第 一强度分布的最大强度部分的位置具有最大强度部分；第三光源，向上述检测区域出射第 三位置检测光，并在上述检测区域中形成第三强度分布，上述第三强度分布在偏离连接上 述第一强度分布的最大强度部分与上述第二强度分布的最大强度部分的虚拟直线上的位 置具有最大强度部分；光检测器，检测上述检测区域内由上述目标物体反射的上述第一位 置检测光、上述第二位置检测光及上述第三位置检测光；以及位置检测部，根据上述光检测 器获得的上述第一位置检测光的光接收强度与上述第二位置检测光的光接收强度的比较 结果、以及上述光检测器获得的上述第二位置检测光的光接收强度与上述第三位置检测光 的光接收强度的比较结果，检测设定在上述检测区域内的检测面内的上述目标物体的二维 坐标。本发明中，第一光源、第二光源及第三光源向检测区域出射位置检测光(第一位置检测光、第二位置检测光及第三位置检测光)并在检测区域中形成位置检测光的强度分 布，通过光检测器检测出检测区域中目标物体反射的位置检测光。因此，即使不在检测区域 周围配置多个光源、光检测器，也能光学地检测出目标物体的位置。这里，向检测区域出射 带第一强度分布的第一位置检测光、带在偏离第一强度分布的最大强度部分的位置上具有 最大强度部分的第二强度分布的第二位置检测光、和带在偏离连接第一强度分布的最大强 度部分与第二强度分布的最大强度部分的虚拟直线的位置上具有最大强度部分的第三强 度分布的第三位置检测光作为位置检测光。因此，若使用第一位置检测光、第二位置检测光 及第三位置检测光之中的两种位置检测光与其它组合的两种位置检测光，位置检测部便可 根据光检测器的光接收结果，检测出与上述位置检测光的出射方向相交叉的虚拟平面内的 目标物体的位置。也就是说，比较光检测器对目标物体反射的第一位置检测光的检测结果 与光检测器对目标物体反射的第二位置检测光的检测结果，可知道从第一强度分布的最大 强度部分以及从第二强度分布的最大强度部分到目标物体的距离之比。并且，比较光检测 器对目标物体反射的第二位置检测光的检测结果与光检测器对目标物体反射的第三位置 检测光的检测结果就能知道从第二强度分布的最大强度部分及从第三强度分布的最大强 度部分到目标物体的距离之比。因此，可将与这些比相应的位置检测为目标物体的位置。由 此，可通过比较简单的结构来光学地检测目标物体的2维坐标。本发明中，优选在上述第一强度分布、上述第二强度分布及上述第三强度分布中， 随着与最大强度部分距离的增加，强度单调减少。如此构成时，目标物体的位置与光检测器 中的光接收强度具有比较单纯的关系，可通过比较简单的处理来高精度地检测目标物体的 位置。本发明中，优选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时下出 射上述第一位置检测光、上述第二位置检测光及上述第三位置检测光。本发明中，若改变第 一位置检测光、第二位置检测光及第三位置检测光的波长，也可同时出射第一位置检测光、 第二位置检测光及第三位置检测光。在这种情况下，要使用选择性地检测第一位置检测光、 第二位置检测光及第三位置检测光的光检测器。但是，若按不同的定时出射第一位置检测 光、第二位置检测光及第三位置检测光，就能以一个光检测器检测出第一位置检测光、第二 位置检测光及第三位置检测光，实现结构的简单化。本发明中，优选上述第一位置检测光和第二位置检测光和第三位置检测光由红外 光组成。通过这样构成，位置检测光具有不可见的优点。本发明中，优选上述第一光源、上述第二光源及上述第三光源将上述第一位置检 测光和第二位置检测光和第三作为发散光出射。通过这样的构成，相应于光轴的位置成为 强度分布的最大强度部分，可利用强度随着与该最大强度部分距离的增加而单调减少的强 度分布。本发明中，上述第一光源、上述第二光源及上述第三光源可采用将光轴朝向上述 检测区域配置的结构。而且，本发明中还可以采用配备光出射面朝向上述检测区域的导光板，并使上述 第一位置检测光、上述第二位置检测光及上述第三位置检测光通过该导光板出射至上述检 测区域的结构。本发明中，优选具有第四光源，上述第四光源与上述第一位置检测光、上述第二位置检测光及上述第三位置检测光一起出射第四位置检测光，上述第四位置检测光形成强度 在与上述检测面正交的方向上变化的强度分布。通过这样的结构能检测出目标物体的三 维坐标。应用了本发明的光学位置检测装置可用于带位置检测功能的显示装置中，该带位 置检测功能的显示装置优选具有在与上述检测区域重叠的区域中形成图像的图像生成装 置。投影型显示装置、液晶装置或有机电致发光装置等直视型显示装置可以用作上述图像 生成装置。该带位置检测功能的显示装置除可用于各种显示装置以外，还可用于移动电话、 车载导航、个人计算机、自动售票机、银行终端等电子设备。


图1是本发明实施方式1涉及的光学位置检测装置及带位置检测功能的显示装置 的示意性结构说明图。图2是本发明实施方式1涉及的带位置检测功能的显示装置100中所用的光学位 置检测装置的电气结构说明图。图3是本发明实施方式1涉及的光学位置检测装置中所用的位置检测光的强度分 布的说明图。图4是本发明实施方式1涉及的带位置检测功能的显示装置的光学位置检测装置 的示意性原理说明图。图5是本发明实施方式1涉及的带位置检测功能的显示装置中的信号处理内容的 说明图。图6是本发明实施方式1涉及的带位置检测功能的显示装置中检测XY坐标的操 作的说明图。图7是本发明实施方式2涉及的光学位置检测装置及带位置检测功能的显示装置 的示意性结构说明图。图8是本发明实施方式3涉及的光学位置检测装置及带位置检测功能的显示装置 的示意性结构说明图。图9是本发明实施方式3涉及的光学位置检测装置的说明图。图10是本发明实施方式4涉及的光学位置检测装置及带位置检测功能的显示装 置的示意性结构说明图。图11是本发明实施方式5涉及的光学位置检测装置及带位置检测功能的显示装 置的示意性结构说明图。图12是本发明变形例1涉及的光学位置检测装置及带位置检测功能的显示装置 的分解立体图。图13是本发明变形例1涉及的光学位置检测装置及带位置检测功能的显示装置 的截面结构的说明图。图14是本发明变形例2涉及的光学位置检测装置及带位置检测功能的显示装置 的分解立体图。图15是本发明变形例2涉及的光学位置检测装置及带位置检测功能的显示装置 的截面结构的说明图。
图16是使用了本发明涉及的带位置检测功能的显示装置的电子设备的说明图。
具体实施例方式接下来，参照附图来详细说明本发明的实施方式。另外，在以下的说明中，假设X 轴、Y轴及Z轴相互交叉并沿着Z轴方向投影图像来进行说明。另外，在以下参照的附图中， 为了方便说明，将X轴方向表示为横方向、Y轴方向表示为纵方向。此外，在以下参照的附图 中，X轴方向的一侧为Xl侧、另一侧为X2侧，Y轴方向的一侧为Yl侧、另一侧为Y2侧。另 外，在以下的说明所参照的附图中，为了使各部件在图上具有可辨别的大小，各部件各自的 缩小比例都不相同。[实施方式1](带位置检测功能的显示装置的整体结构)图1是本发明实施方式1涉及的光学位置检测装置及带位置检测功能的显示装置 的示意性结构说明图，图1(a)、(b)分别是从斜上方观看带位置检测功能的显示装置的主 要部分时的外观的示意性说明图以及侧视时的外观的示意性说明图。图1 (a)、(b)所示的带位置检测功能的显示装置100构造成包括被称为液晶投影 仪或数字微镜装置的图像投影装置200(图像生成装置)与屏幕部件四0的投影型显示装 置。图像投影装置200从设于外壳250的前面部201的投影透镜系统210向屏幕部件290 放大投影图像显示光Li。本方式的带位置检测功能的显示装置100具有光学位置检测装置10，光学位置检 测装置10具备光学地检测设于屏幕部件四0中用于观看图像的屏幕面—侧(屏幕部 件290的前侧)的检测区域IOR内的目标物体Ob位置的功能。本方式中，从相对于屏幕部 件290的法线方向看时检测区域IOR为方形区域，与屏幕部件290中图像投影装置200投影 图像的区域(图像显示区域20R)重叠。本方式的光学位置检测装置10检测检测区域IOR 中与屏幕部件290平行的XY平面(检测面)内的目标物体Ob的位置(X坐标及Y坐标)。 因此，本方式的带位置检测功能的显示装置100中，例如，将光学位置检测装置10中检测目 标物体Ob的XY坐标的结果作为用于指定投影图像的一部分等的输入信息等来对待，并基 于该输入信息进行图像的切换等。(位置检测装置的结构)图2是本发明实施方式1所涉及的带位置检测功能的显示装置100中使用的光学 位置检测装置的电气结构说明图。本方式的光学位置检测装置10包括向检测区域IOR出射位置检测光的3个发光 元件12 (第一发光元件12A、第二发光元件12B、第三发光元件12C)和检测检测区域IOR内 目标物体Ob反射的位置检测光L3的光检测器30。本方式中，3个发光元件12位于屏幕部 件四0的屏幕面侧，在检测区域IOR的侧向使光轴朝向沿着屏幕面的方向。因 此，从发光元件12出射的位置检测光L2沿着屏幕面^Oa前进。3个发光元件12的光轴朝向检测区域IOR的4个角部分IORa IORd之中的3个 角部分10Ra、10Rb、10Rc。更具体地，第一发光元件12A的光轴朝向检测区域IOR的角部分 10Ra，从角部分IORa —侧向检测区域IOR出射第一位置检测光L2a。第二发光元件12B的 光轴朝向检测区域IOR的角部分10Rb，从角部分IORb —侧向检测区域IOR出射第二位置检测光L2b。第三发光元件12C的光轴朝向检测区域IOR的角部分10Rc，从角部分IORc —侧 向检测区域IOR出射第三位置检测光L2c。发光元件12由LED (发光二极管)等构成，将由红外光组成的位置检测光L2作为 发散光出射。也就是说，位置检测光L2最好具有能被手指或手写笔等目标物体Ob有效反 射的波长范围，因此若目标物体Ob是手指等人体，优选位置检测光L2是在人体表面反射率 高的红外线(特别是与可见光范围接近的近红外线，如波长850nm附近)或950nm。本方式 中，任一发光元件12都出射峰值波长在850nm附近的波长范围的红外光。光检测器30由光敏二极管或光敏晶体管等光接收元件组成，在屏幕部件290的屏 幕面—侧，使光接收部31在检测区域IOR的外侧朝向沿着屏幕面的方向。如图2所示，光学位置检测装置10具有驱动发光元件12 (第一发光元件12A、第二 发光元件12B、第三发光元件12C)的光源驱动部14和位置检测部50，来自光检测器30的检 测结果向位置检测部50输出。光源驱动部14包括驱动发光元件12的光源驱动电路140、 以及通过光源驱动电路140控制多个发光元件12中每一个的发光强度的光源控制部145。 光源驱动电路140包括驱动作为第一光源的第一发光元件12A的光源驱动电路140a、驱动 作为第二光源的第二发光元件12B的光源驱动电路140b和驱动作为第三光源的第三发光 元件12C的光源驱动电路140c。光源控制部145通过光源驱动电路140a 140c来控制发 光元件12。位置检测部50包括信号处理部51与XY坐标检测部52，根据光检测器30的检测 结果检测目标物体Ob的位置。光源控制部145和位置检测部50用信号线连接并联动进行 对发光元件12的驱动和位置检测部50中的检测动作。(位置检测光L2的强度分布的结构)图3是本发明实施方式1涉及的光学位置检测装置10中利用的位置检测光的强 度分布的说明图，图3(a)、(b)、(c)分别是第一位置检测光形成的第一强度分布的说明图、 第二位置检测光形成的第二强度分布的说明图以及第三位置检测光形成的第三强度分布 的说明图。在本方式的光学位置检测装置10中，第一发光元件12A、第二发光元件12B以及第 三发光元件12C在与检测区域IOR的角部分10Ra、IORbUORc相对的位置上，使光轴朝向角 部分10Ra、10Rb、10Rc。另外，从第一发光元件12A出射的第一位置检测光L2a、从第二发光 元件12B出射的第二位置检测光L2b以及从第三发光元件12C出射的第三位置检测光L2c 都是发散光，这些发散光在光轴L12a、L12b、L12c附近强度最大，离光轴L12a、L12b、L12c 越远，强度连续地降低。另外，第一位置检测光L2a、第二位置检测光L2b及第三位置检测光 L2c离第一发光元件12A、第二发光元件12B及第三发光元件12C越远，强度连续地降低。因此，从第一发光元件12A出射的第一位置检测光Lh在检测区域IOR中形成如 图3 (a)所示的第一强度分布L2al。在该第一强度分布L2al中，在角部分IORa形成第一强 度分布L2al的最大强度部分L2a0，并且，强度随着与最大强度部分L2a0距离的增加而单 调减少。本方式的第一强度分布L2al中，强度随着与最大强度部分L2a0距离的增加而成 直线或近似直线地减少。另外，从第二发光元件12B出射的第二位置检测光L2b在检测区 域IOR中形成如图3(b)所示的第二强度分布L2bl。在该第二强度分布L2bl中，在角部分 IORb形成第二强度分布L2bl的最大强度部分L2b0，并且强度随着与最大强度部分L2b0距离的增加而单调减少。本方式的第二强度分布L2bl中，强度随着与最大强度部分L2b0距 离的增加而成直线或近似直线地减少。另外，从第三发光元件12C出射的第三位置检测光 L2c在检测区域IOR中形成如图3(c)所示的第三强度分布L2cl。在该第三强度分布L2cl 中，在角部分IORc形成第三强度分布L2cl的最大强度部分L2c0，并且强度随着与最大强度 部分L2c0距离的增加而单调减少。本方式的第三强度分布L2cl中，强度随着与最大强度 部分L2c0距离的增加而成直线或近似直线地减少。这里，第一强度分布L2al的最大强度部分L2a0和第二强度分布L2bl的最大强度 部分L2b0在X轴方向相偏离。另外，第三强度分布L2cl的最大强度部分L2c0位于与连接 第二强度分布L2bl的最大强度部分L2b0和第一强度分布L2al的最大强度部分L2a0的虚 拟直线不重合的位置。也就是说，第一强度分布L2al的最大强度部分L2a0、第二强度分布 L2bl的最大强度部分L2b0以及第三强度分布L2cl的最大强度部分L2c0位于虚拟三角形 的角部分上。因此，第一强度分布L2al、第二强度分布L2bl及第三强度分布L2cl具有互不 相同的方向上的强度梯度。(坐标检测的基本原理)本方式的带位置检测功能的显示装置100中，在位置检测用光源部11点亮发光元 件12并形成检测区域IOR的位置检测光L2的强度分布，同时，光检测器30检测目标物体 Ob反射的位置检测光L2，基于该光检测器30的检测结果，位置检测部50检测出检测区域 IOR内的目标物体Ob的位置。因此，参照图4说明坐标检测的原理。图4是本发明实施方式1涉及的带位置检测功能的显示装置100的光学位置检测 装置10的示意性原理说明图，图4(a)、(b)分别是目标物体反射的位置检测光的强度说明 图以及为使目标物体反射的位置检测光的强度相等而调整位置检测光的强度分布时的情 形的说明图。本方式的带位置检测功能的显示装置100中，依次点亮位置检测用光源部11的 第一发光元件12A及第二发光元件12B而出射第一位置检测光Lh及第二位置检测光L2b 时，依次形成如图4(a)、(b)所示的第一强度分布L2al及第二强度分布L2bl。在以下的说 明中，第一强度分布L2al的最大强度部分L2a0与第二强度分布L2bl的最大强度部分L2b0 在Y轴方向的位置一致，而在X轴方向相偏离，所以说明时以第一强度分布L2al中X轴方 向的分量作为X坐标检测用第一强度分布、第二强度分布L2bl中X轴方向的分量作为 X坐标检测用第二强度分布L2)(b。为了利用X坐标检测用第一强度分布及X坐标检测用第二强度分布L2)(b来 检测X轴方向的位置(X坐标)，如图4(a)所示，首先，在第一期间中熄灭第二发光元件12B 而点亮第一发光元件12A，形成强度从X轴方向的另一侧X2向一侧Xl单调减少的X坐标 检测用第一强度分布L2fe。然后，在第二期间中熄灭第一发光元件12A而点亮第二发光元 件12B，形成强度从X轴方向的一侧Xl向另一侧X2单调减少的X坐标检测用第二强度分 布L2Xb。因此，若在检测区域IOR中配置有目标物体0b，则第一位置检测光Lh及第二位 置检测光L2b被目标物体Ob反射，其反射光的一部分被光检测器30检测。这里，由于第一 期间形成的X坐标检测用第一强度分布及第二期间形成的X坐标检测用第二强度分 布L2)(b具有一定的分布，所以可通过以下的方法等来根据光检测器30的检测结果检测出 目标物体Ob的X坐标。
例如，根据为了使第一期间中形成X坐标检测用第一强度分布时的光检测器 30的检测值L)(a与第二期间中形成X坐标检测用第二强度分布L2)(b时的光检测器30的检 测值L)(b相等而调整对发光元件12的控制量(驱动电流)时的调整量来检测目标物体Ob 的X坐标。该方法中，若第一期间中光检测器30的检测值LXa与第二期间中光检测器30 的检测值LXb相等，则可知道图3所示的第一强度分布L2al的最大强度部分L2a0到目标 物体Ob的距离与从第二强度分布L2bl的最大强度部分L2b0到目标物体Ob的距离相等。与此相反，当第一期间中光检测器30的检测值LXa与第二期间中光检测器30的 检测值LXb不相同的情况下，为了使检测值LXa、LXb相等，调整对第一发光元件12A及第二 发光元件12B的控制量(驱动电流)，如图4(b)所示，再次在第一期间中形成X坐标检测用 第一强度分布，在第二期间中形成X坐标检测用第二强度分布L2)(b。结果，若第一期 间中光检测器30的检测值LXa与第二期间中光检测器30的检测值LXb变为相等，则第一 期间中对第一发光元件12A的控制量的调整量AIJCa与第二期间中对第二发光元件12B的 控制量的调整量Δ LXb的比对应于目标物体Ob从图3所示的第一强度分布L2al的最大强 度部分L2a0与第二强度分布L2bl的最大强度部分L2b0的中点的偏移量之比。另外，第一 期间中光检测器30的检测值LXa和第二期间中光检测器30的检测值LXb变为相等时的第 一期间中对第一发光元件12A的控制量与第二期间中对第二发光元件12B的控制量之比对 应于从图3所示的第一强度分布L2al的最大强度部分L2a0到目标物体Ob的距离与从第 二强度分布L2bl的最大强度部分L2b0到目标物体Ob的距离之比。因此，由于知道从第一 强度分布L2al的最大强度部分L2a0到目标物体Ob的距离与从第二强度分布L2bl的最大 强度部分L2b0到目标物体Ob的距离之比，从而可检测出目标物体Ob的X坐标。应当说明的是，当第一期间中光检测器30的检测值L)(a与第二期间中光检测器30 的检测值LXb不相同的情况下，为了使检测值LXa、LXb相等，例如，既可以使第一期间中对 第一发光元件12A的控制量减少调整量Δ LXa的量，或者，也可以使第二期间中对第二发光 元件12Β的控制量增大调整量ALXb的量。结果，若第一期间中光检测器30的检测值LXa 与第二期间中光检测器30的检测值LXb变为相等，则调整控制量后的第一期间中对第一发 光元件12Α的控制量与调整控制量后的第二期间中对第二发光元件12Β的控制量之比对应 于从图3所示的第一强度分布L2al的最大强度部分L2a0到目标物体Ob的距离与从第二 强度分布L2bl的最大强度部分L2b0到目标物体Ob的距离之比。因此，由于知道从第一强 度分布L2al的最大强度部分L2a0到目标物体Ob的距离与从第二强度分布L2bl的最大强 度部分L2b0到目标物体Ob的距离之比，从而可检测出目标物体Ob的X坐标。在采用上述任一种方法的情况下，同样地，如果在第三期间及第四期间中依次点 亮在Y轴方向分开的发光元件12、例如第二发光元件12B及第三发光元件12C并进行上述 处理，就可检测出目标物体Ob的Y坐标。如上所述，当基于光检测器30的检测结果获取目标物体Ob在检测区域IOR内的 位置信息时，例如可采用将微处理器(MP U)用作光源控制部145、位置检测部50并由此执 行规定的软件(操作程序)来进行处理的结构。另外，也可参照图5，如以下说明的那样采 用使用了逻辑电路等硬件的信号处理部来进行处理的结构。(位置检测部50的结构示例)图5是本发明实施方式1所涉及的带位置检测功能的显示装置100中的信号处理内容的说明图，图5(a)、(b)分别是应用了本发明的带位置检测功能的显示装置100的位 置检测部50的说明图以及位置检测部50的发光强度补偿指令部中的处理内容的说明图。 这里所示的位置检测部50是参照图4所说明的方法中基于为了使第一期间及第二期间中 光检测器30的检测值LXa、LXb相等而调整对第一发光元件12A及第二发光元件12B的控 制量(驱动电流)时的调整量或控制量来检测目标物体Ob的X坐标的方法。另外，由于用 于检测X轴坐标及Y坐标的结构相同，以下的说明中仅说明求X坐标的情况。如图5(a)所示，本方式的带位置检测功能的显示装置100中，光源驱动电路140 被表示为在第一期间中通过可变电阻111向多个发光元件12中的每一个施加规定电流值 的驱动脉冲，在第二期间中通过可变电阻112及翻转电路113向多个发光元件12中的每一 个施加规定电流值的驱动脉冲。因此，光源驱动电路140在第一期间和第二期间中对发光 元件12施加逆相的驱动脉冲。而且，在第一期间中形成X坐标检测用第一强度分布 时的第一位置检测光Lh经目标物体Ob反射后的光被共同的光检测器30接收，并且，在第 二期间中形成X坐标检测用第二强度分布L2)(b时的第二位置检测光L2b经目标物体Ob反 射后的光被共同的光检测器30接收。在光强度信号生成电路150中，光检测器30与IkQ 大小的电阻30r串联电连接，并在它们的两端施加偏压Vb。在该光强度信号生成电路150中，位置检测部50电连接在光检测器30和电阻30r 的连接点Pl上。从光检测器30与电阻30r的连接点Pl输出的检测信号Vc用下式表示。Vc = V30/ (V30+ 电阻 30r 的电阻值)V30 光检测器30的等效电阻因此，比较环境光未入射至光检测器30的情况与环境光已入射至光检测器30的 情况，环境光已入射至光检测器30的情况下，检测信号Vc的电平和振幅都变大。位置检测部50大致包括位置检测用信号提取电路190、位置检测用信号分离电路 170以及发光强度补偿指令电路180。另外，发光强度补偿指令电路180作为图2所示的光 源控制部145的一部分发挥作用。位置检测用信号提取电路190具有由InF左右的电容器组成的滤波器192，该滤波 器192起到从自光检测器30与电阻30r的连接点Pl输出的信号中除去直流分量的高通滤 波器的作用。因此，通过滤波器192从由光检测器30与电阻30r的连接点Pl输出的检测 信号Vc中提取出第一期间及第二期间中光检测器30所检测的位置检测光L2的位置检测 信号Vd。也就是说，相对于位置检测光L2已经过调制，由于环境光在某一期间内可认为强 度是一定的，所以由环境光引起的低频分量或直流分量被滤波器192除去。另外，位置检测用信号提取电路190在滤波器192的后段具有包括220kQ左右的 反馈电阻194的加法电路193，通过滤波器192提取的位置检测信号Vd作为叠加在偏压Vb 的1/2倍的电压V/2上的位置检测信号Vs输出至位置检测用信号分离电路170。位置检测用信号分离电路170包括在第一期间中与向发光元件12施加的驱动脉 冲同步地进行开关操作的开关171、比较器172以及与比较器172的各输入线电连接的电容 器173。因此，若位置检测信号Vs输入至位置检测用信号分离电路170，则从位置检测用信 号分离电路170向发光强度补偿指令电路180交替地输出第一期间中的位置检测信号Vs 的实效值Vea与第二期间中的位置检测信号Vs的实效值Veb。发光强度补偿指令电路180比较实效值Vea、Veb并进行如图5(b)所示的处理，为使第一期间中的位置检测信号Vs的实效值Vea与第二期间中的位置检测信号Vs的实效值 Veb为同一电平，向光源驱动电路140输出控制信号Vf以控制光源驱动电路140。也就是 说，发光强度补偿指令电路180比较第一期间中的位置检测信号Vs的实效值Vea与第二期 间中的位置检测信号Vs的实效值Veb，在它们相等的情况下维持现有的驱动条件。与此相 反，在第一期间中的位置检测信号Vs的实效值Vea比第二期间中的位置检测信号Vs的实 效值Veb低的情况下，发光强度补偿指令电路180降低可变电阻111的电阻值来提高第一 期间中第一发光元件12A的出射光量。另外，在第二期间中的位置检测信号Vs的实效值Veb 比第一期间中的位置检测信号Vs的实效值Vea低的情况下，发光强度补偿指令电路180降 低可变电阻112的电阻值来提高第二期间中第二发光元件12B的出射光量。像这样地在带位置检测功能的显示装置100中通过位置检测部50的发光强度补 偿指令电路180来控制第一发光元件12A及第二发光元件12B的控制量(电流量)，以使第 一期间及第二期间中光检测器30的检测量相同。因此，在发光强度补偿指令电路180中， 由于存在与为使第一期间中的位置检测信号Vs的实效值Vea与第二期间中的位置检测信 号Vs的实效值Veb变为同一电平的对发光元件12的控制量相关的信息，所以若将该信息 作为位置检测信号Vg向XY坐标检测部52输出，则XY坐标检测部52可得到检测区域IOR 中的目标物体Ob的X坐标。另外，利用同样的原理，XY坐标检测部52可得到检测区域IOR 中的目标物体Ob的Y坐标。另外，在本方式中，在位置检测用信号提取电路190中，滤波器192从由光检测器 30与电阻30ι 的连接点Pl输出的检测信号Vc中去除由环境光引起的直流分量而提取位置 检测信号Vd。因此，即使在自光检测器30与电阻30ι 的连接点Pl输出的检测信号Vc中 包含由环境光的红外分量引起的信号分量的情况下，也能消除该环境光的影响。(XY坐标检测操作)参照图1、图3及图6，具体地说明在本方式的带位置检测功能的显示装置100中 检测检测区域IOR内的目标物体Ob的位置的操作。图6是本发明实施方式1涉及的带位 置检测功能的显示装置100中的XY坐标检测操作的说明图。在本方式的带位置检测功能的显示装置100中，为检测检测区域IOR内的目标物 体Ob的XY坐标，通过以下说明的第一期间及第二期间检测X坐标，通过第三期间及第四期 间检测Y坐标。在本方式的带位置检测功能的显示装置100中，为了检测检测区域IOR内的目标 物体Ob的X坐标，首先，在第一期间中，熄灭第二发光元件12B及第三发光元件12C而点亮 第一发光元件12A，形成图3 (a)所示的第一强度分布L2al。然后在第二期间中，熄灭第一 发光元件12A及第三发光元件12C而点亮第二发光元件12B，形成如图3(b)所示的第二强 度分布L2bl。结果，若第一期间中光检测器30的检测值与第二期间中光检测器30的检测 值相等，就可知道从图3所示的第一强度分布L2al的最大强度部分L2a0到目标物体Ob的 距离与从第二强度分布L2bl的最大强度部分L2b0到目标物体Ob的距离相等。与此相反，在第一期间中的光检测器30的检测值与第二期间中的光检测器30的 检测值不相同的情况下，为了使它们的检测值相等，调整对第一发光元件12A及第二发光 元件12B的控制量(驱动电流)，再次在第一期间中形成第一强度分布L2al，在第二期间 中形成第二强度分布L2bl。结果，若第一期间中光检测器30的检测值与第二期间中光检测器30的检测值变为相等，则求出第一期间中对第一发光元件12A的控制量的调整量与第二 期间中对第二发光元件12B的控制量的调整量之比。或者，求出第一期间中的光检测器30 的检测值与第二期间中的光检测器30的检测值变为相等时的第一期间中对第一发光元件 12A的控制量与第二期间中对第二发光元件12B的控制量之比。由于这些比对应于从图3 所示的第一强度分布L2al的最大强度部分L2a0到目标物体Ob的距离与从第二强度分布 L2bl的最大强度部分L2b0到目标物体Ob的距离之比，从而可知目标物体Ob在图6 (a)所 示的线Xab上。接下来，为了检测检测区域IOR内的目标物体Ob的Y坐标，首先，在第三期间中， 熄灭第一发光元件12A及第三发光元件12C而点亮第二发光元件12B，形成如图3(b)所示 的第二强度分布L2bl。然后在第四期间中，熄灭第一发光元件12A及第二发光元件12B而 点亮第三发光元件12C，形成如图3 (c)所示的第三强度分布L2cl。结果，若第三期间中光 检测器30的检测值与第四期间中光检测器30的检测值相等，就可知从图3所示的第二强 度分布L2bl的最大强度部分L2b0到目标物体Ob的距离与从第三强度分布L2cl的最大强 度部分L2c0到目标物体Ob的距离相等。与此相反，在第三期间中的光检测器30的检测值与第四期间中的光检测器30的 检测值不相同的情况下，为了使这些检测值相等，调整对第二发光元件12B及第三发光元 件12C的控制量(驱动电流)，再次在第三期间中形成第二强度分布L2bl，在第四期间中形 成第三强度分布L2cl。结果，若第三期间中光检测器30的检测值与第四期间中光检测器 30的检测值变为相等，则求出第三期间中对第二发光元件12B的控制量的调整量与第四期 间中对第三发光元件12C的控制量的调整量之比。另外，求出第三期间中的光检测器30 的检测值与第四期间中的光检测器30的检测值变为相等时的第三期间中对第二发光元件 12B的控制量与第四期间中对第三发光元件12C的控制量之比。由于这些比对应于从图3 所示的第一强度分布L2bl的最大强度部分L2b0到目标物体Ob的距离与从第二强度分布 L2cl的最大强度部分L2c0到目标物体Ob的距离之比，从而可知目标物体Ob在图6 (b)所 示的线上。这样地求出线XabJbc后，如图6 (c)所示，若求得线XabJbc的交点的坐标，就可 求出目标物体Ob的XY坐标。另外，虽然在本方式中第一强度分布L2al的最大强度部分L2a0、第二强度分布 L2bl的最大强度部分L2b0以及第三强度分布L2cl的最大强度部分L2c0位于检测区域IOR 的角部分10Ra、IORbUORc上，但即使最大强度部分L2aO、L2bO、L2cO在上述以外的位置，也 可用上述的方法求出目标物体Ob的XY坐标。也就是说，虽然本方式中最大强度部分L2a0、 L2b0、L2c0位于相当于虚拟直角三角形的角的位置，但最大强度部分L2a0、L2b0、L2c0也 可以位于相当于直角三角形以外的三角形的角的位置。任何情况下，最大强度部分L2a0、 L2b0、L2c0不在同一直线上即可。另外，虽然本方式中最大强度部分L2a0、L2b0排列在X 轴上、最大强度部分L2bO、L2cO排列在Y轴上，但不限于该布局，最大强度部分L2aO、L2bO、 L2c0不在同一直线上即可。(本方式的主要效果)如以上所述，本方式的光学检测装置10中，从发光元件12向检测区域IOR出射位 置检测光L2 (第一位置检测光L2a、第二位置检测光L2b及第三位置检测光L2c)并在检测区域IOR形成位置检测光L2的强度分布，通过光检测器30检测检测区域IOR中目标物体 Ob反射的位置检测光L3。因此，不用在检测区域IOR周围配置多个光源、光检测器也可光 学地检测目标物体Ob的位置。这里，向检测区域IOR出射带第一强度分布L2al的第一位置检测光L2a、带在偏 离第一强度分布L2al的最大强度部分L2a0的位置上具有最大强度部分L2b0的第二强度 分布L2bl的第二位置检测光L2b、以及带在偏离连接两个最大强度部分L2aO、L2bO的虚拟 直线的位置上具有最大强度部分L2c0的第三强度分布L2cl的第三位置检测光L2c作为位 置检测光L2。因此，若使用第一位置检测光L2a、第二位置检测光L2b及第三位置检测光 L2c其中的两种位置检测光和另一组合的两种位置检测光，位置检测部50就可根据光检测 器30的光接收结果检测目标物体Ob的XY坐标。也就是说，如果比较光检测器30对目标 物体Ob反射的第一位置检测光L2a的光接收强度与光检测器30对目标物体Ob反射的第 二位置检测光L2b的光接收强度以及比较光检测器30对目标物体Ob反射的第二位置检测 光L2b的光接收强度与光检测器30对目标物体Ob反射的第三位置检测光L2c的光接收强 度，即能够以比较简单的结构光学地检测出目标物体Ob的2维坐标。另外，由于位置检测 光L2由红外光组成，所以具有位置检测光L2不会妨碍图像的显示的优点。另外，第一强度分布L2al、第二强度分布L2bl及第三强度分布L2cl中，强度随着 与最大强度部分L2a0、L2b0、L2c0的距离的增加而单调减少。特别地，本方式中的第一强 度分布L2al、第二强度分布L2bl及第三强度分布L2cl中，强度随着与最大强度部分L2a0、 L2bO、L2cO距离的增加而成直线地或近似直线地减少。因此，由于目标物体Ob的位置与光 检测器30的光接收强度是比较简单的关系，所以能比较简单的处理高精度地检测出目标 物体Ob的位置。另外，位置检测用光源部11按不同定时出射第一位置检测光L2a、第二位置检测 光L2b及第三位置检测光L2c。因此，即使第一位置检测光L2a、第二位置检测光L2b及第 三位置检测光L2c的波长相同，也可以用一个光检测器30检测第一位置检测光L2a、第二位 置检测光L2b及第三位置检测光L2c，从而可实现结构的简化。更进一步，第一发光元件12A、第二发光元件12B及第三发光元件12C是发光二极 管，出射由发散光组成的红外光。因此，相应于光轴的位置即为强度分布的最大强度部分， 可容易地形成强度随着与该最大强度部分的距离的增加而单调减少的强度分布。[实施方式2]图7是本发明实施方式2涉及的光学位置检测装置10及带位置检测功能的显示 装置100的示意性结构说明图，图7(a)、(b)分别是从斜上方观看带位置检测功能的显示装 置100的主要部分时的外观的示意性说明图以及侧视时的外观的示意性说明图。另外，由 于本方式的基本结构与实施方式1相同，所以以同一符号标注共同部分并省略了对它们的 说明。实施方式1中，将发光元件12在屏幕部件四0的屏幕面^Oa —侧配置在检测区 域IOR的侧旁，但在本方式中，如图7所示，将发光元件12 (第一发光元件12A、第二发光元 件12B及第三发光元件12C)配置在屏幕部件四0的屏幕面^Oa侧相反侧的背面侧^Ob 上。也就是说，发光元件12 (第一发光元件12A、第二发光元件12B及第三发光元件12C)相 对于检测区域IOR被配置在输入操作侧的对侧。
这里，发光元件12使光轴经由屏幕部件290朝向检测区域10R，并向检测区域IOR 出射由红外光组成的位置检测光L2。也就是说，屏幕部件290在屏幕面^Oa侧具有白色的 屏幕，该屏幕对由红外光组成的位置检测光L2具有透光性。另外，屏幕部件四0中，为了提 高屏幕上所显示的图像的质量，有时会在屏幕的背面侧形成黑色的遮光层，这样的情况下， 若在遮光层上预先形成多个由微细的孔组成的透光部，则屏幕部件290对由红外光组成的 位置检测光L2具有透光性。本方式中，光检测器30由光敏二极管或光敏晶体管等光接收元件组成，在屏幕部 件四0的屏幕面^Oa —侧，使光接收部31在检测区域IOR的外侧朝向沿着屏幕面^Oa的 方向。这样构成的光学位置检测装置10中，第一发光元件12A、第二发光元件12B及第三 发光元件12C在与检测区域IOR的角部分10Ra、IORbUORc相对的位置上使光轴朝向角部 分10Ra、10Rb、10Rc。另外，从第一发光元件12A出射的第一位置检测光L2a、从第二发光元 件12B出射的第二位置检测光L2b及从第三发光元件12C出射的第三位置检测光L2c都是 发散光，该发散光在光轴Llh、L12b、L12c附近强度最大，离光轴Lib、L12b、L12c越远，强 度连续地降低。因此，本方式也与实施方式1相同，从第一发光元件12A出射的第一位置检测光 Lh在检测区域IOR形成如图3(a)所示的第一强度分布L2al。在该第一强度分布L2al 中，在角部分IORa是第一强度分布L2al的最大强度部分L2a0，且强度随着与最大强度部分 L2a0距离的增加而单调减少。在本方式的第一强度分布L2al中，强度随着与最大强度部分 L2a0的距离的增加而成直线地或近似直线地减少。另外，从第二发光元件12B出射的第二 位置检测光L2b在检测区域IOR形成如图3(b)所示的第二强度分布L2bl。在该第二强度 分布L2bl中，在角部分IORb是第二强度分布L2bl的最大强度部分L2b0，且强度随着与最 大强度部分L2b0距离的增加而单调减少。在本方式的第二强度分布L2bl中，强度随着与最 大强度部分L2b0的距离的增加而成直线地或近似直线地减少。另外，从第三发光元件12C 出射的第三位置检测光L2c在检测区域IOR形成如图3(c)所示的第三强度分布L2cl。在 该第三强度分布L2cl中，在角部分IORc是第三强度分布L2cl的最大强度部分L2c0，且强 度随着与最大强度部分L2c0距离的增加而单调减少。在本方式的第三强度分布L2cl中， 强度随着与最大强度部分L2c0的距离的增加而成直线地或近似直线地减少。这里，第一强度分布L2al的最大强度部分L2a0与第二强度分布L2bl的最大强度 部分L2b0在X轴方向相偏离。另外，第三强度分布L2cl的最大强度部分L2c0位于与连接 第二强度分布L2bl的最大强度部分L2b0与第一强度分布L2al的最大强度部分L2a0的虚 拟直线不相重合的位置。也就是说，第一强度分布L2al的最大强度部分L2a0、第二强度分 布L2bl的最大强度部分L2b0及第三强度分布L2cl的最大强度部分L2c0位于虚拟三角形 的角部分上。因此，第一强度分布L2al、第二强度分布L2bl及第三强度分布L2cl具有互不 相同方向上的强度梯度。因此，与实施方式1相同，本方式的光学位置检测装置10中也能 根据参照图4及图6所说明的方法检测目标物体Ob的XY坐标。[实施方式3]图8是本发明实施方式3涉及的光学位置检测装置10及带位置检测功能的显示 装置100的示意性结构说明图，图8(a)、(b)分别是从斜上方观看带位置检测功能的显示装置100的主要部分时的外观的示意性说明图以及侧视时的外观的示意性说明图。图9是本 发明实施方式3所涉及的光学位置检测装置10的说明图，图9 (a)、(b)、(c)分别是光学位 置检测装置10的截面结构的示意性说明图、光学位置检测装置中所用的导光板等的结构 说明图以及导光板内的位置检测用红外光的衰减状态的说明图。另外，由于本方式的基本 结构与实施方式1相同，故以同一符号标注共同部分并省略了对它们的说明。此外，图9中 Z轴方向示作上下方向。在上述实施方式1、2中，发光元件12的光轴朝向检测区域10R，但本方式中如参照 图9及图10所说明的那样，使用了由聚碳酸酯、丙烯树脂等透明树脂板等组成的导光板13， 发光元件12的光轴朝向检测区域10R。因此，从发光元件12出射的位置检测光L2通过导 光板13向检测区域IOR出射。更详细地，如图8及图9所示，本方式的光学位置检测装置10在屏幕部件290的背 面侧上具有平面形状近似长方形的导光板13。也就是说，导光板13相对于检测区域 IOR配置在输入操作侧的对侧。从Z轴方向看时，导光板13具有与设置在屏幕部件四0的 前方的检测区域IOR基本相似的形状，导光板13的角部分13a 13d位于与检测区域IOR 的角部分IORa IORd大致相同的方向上。这里，在导光板13中，朝向检测区域IOR的一面是光出射面13s，角部分IORa IORd被用作从发光元件12出射的位置检测光L2的光入射部。更具体地说，发光元件12 (第 一发光元件12A、第二发光元件12B及第三发光元件12C)在与导光板13的角部分13a、13b、 13c相对的位置上使光轴朝向角部分13a、13b、13c。因此，发光元件12相对于检测区域IOR 配置于输入操作侧的对侧。另外，在导光板13的背面13t或光出射面13s上设置有表面凹 凸结构、棱镜结构、散射层(未予图示)等，通过这样的光散射结构，从角部分13a、13b、13c 入射并在内部传播的光随着沿其传播方向前进而渐渐地偏转并由光出射面13s出射。另 外，在导光板13的光出射侧，为了实现位置检测光L2a L2d的均勻化，有时也会根据需 要配置棱镜片或光散射板等光学片。本方式中，光检测器30也由光敏二极管或光敏晶体管等光接收元件组成，在屏幕 部件四0的屏幕面^Oa —侧，使光接收部31在检测区域IOR的外侧朝向沿着屏幕面^Oa 的方向。这样构成的光学位置检测装置10中，从发光元件12出射的位置检测光L2从导光 板13的角部分13a 13d入射后，边在导光板13内部传播，边从光出射面13s出射。因此， 从导光板13的光出射面13s向检测区域IOR出射的位置检测光L2被目标物体Ob反射后， 目标物体Ob反射的位置检测光L3被光检测器30检测。这里，从发光元件12出射的位置检测光L2从导光板13的角部分13a 13d入射 后，边在导光板13内部传播，边从光出射面13s出射。例如，从第一发光元件12A出射的 第一位置检测光Lh边在导光板13的内部传播，边从光出射面13s出射。此时，如图9(c) 所示，从导光板13向检测区域IOR出射的第一位置检测光Lh的光量随着与第一发光元件 12A的距离而直线衰减。从第二发光元件12B出射的第二位置检测光L2b及从第三发光元 件12C出射的第三位置检测光L2c也是同样地边衰减边从光出射面13s出射。另外，第一 发光元件12A配置在导光板13的角部分13a处，第二发光元件12B配置在导光板13的角 部分1 处，第三发光元件12C配置在导光板13的角部分13c处。
因此，本方式也与实施方式1相同，从第一发光元件12A出射的第一位置检测光 Lh在检测区域IOR形成如图3(a)所示的第一强度分布L2al。在该第一强度分布L2al中， 检测区域IOR的角部分IORa是第一强度部分L2al的最大强度部分L2a0，且强度随着与最 大强度部分L2a0距离的增加而单调减少。在本方式的第一强度分布L2al中，强度随着与 最大强度部分L2a0距离的增加而成直线地或近似直线地减少。另外，从第二发光元件12B 出射的第二位置检测光L2b在检测区域IOR形成如图3(b)所示的第二强度分布L2bl。在 该第二强度分布L2bl中，检测区域IOR的角部分IORb是第二强度部分L2bl的最大强度部 分L2b0，且强度随着与最大强度部分L2b0距离的增加而单调减少。在本方式的第二强度分 布L2bl中，强度随着与最大强度部分L2b0距离的增加而成直线地或近似直线地减少。另 外，从第三发光元件12C出射的第三位置检测光L2c在检测区域IOR形成如图3 (c)所示的 第三强度分布L2cl。在该第三强度分布L2cl中，检测区域IOR的角部分IORc是第三强度 分布L2cl的最大强度部分L2c0，且强度随着与最大强度部分L2c0距离的增加而单调减少。 在本方式的第三强度分布L2cl中，强度随着与最大强度部分L2c0距离的增加而成直线地 或近似直线地减少。这里，第一强度分布L2al的最大强度部分L2a0与第二强度分布L2bl的最大强度 部分L2b0在X轴方向相偏离。另外，第三强度分布L2cl的最大强度部分L2c0位于与连接 第二强度分布L2bl的最大强度部分L2b0与第一强度分布L2al的最大强度部分L2a0的虚 拟直线不相重合的位置。也就是说，第一强度分布L2al的最大强度部分L2a0、第二强度分 布L2bl的最大强度部分L2b0及第三强度分布L2cl的最大强度部分L2c0位于虚拟三角形 的角部分上。因此，第一强度分布L2al、第二强度分布L2bl及第三强度分布L2cl具有互不 相同方向上的强度梯度。因此，与实施方式1相同，本方式的光学位置检测装置10中也能 根据参照图4及图6所说明的方法检测目标物体Ob的XY坐标。[实施方式4]图10是本发明实施方式4涉及的光学位置检测装置10及带位置检测功能的显示 装置100的示意性结构说明图，图10(a)、(b)分别是从斜上方观看带位置检测功能的显示 装置100的主要部分时的外观的示意性说明图以及第四位置检测光的强度分布的说明图。 另外，由于本方式的基本结构与实施方式1相同，故以同一符号标注共同部分并省略了对 它们的说明。上述实施方式1 3中，将第一位置检测光L2a、第二位置检测光L2b及第三位置 检测光L2c作为位置检测光L2出射，但本方式中，如图10 (a)所示，位置检测用光源部11具 有出射由红外光组成的第四位置检测光L2d的第四发光元件12D，该第四发光元件12D的光 轴朝向检测区域IOR的角部分10Rd。因此，如图10(b)所示，从位置检测用光源部11出射 的位置检测光L2d形成以检测区域IOR的角部分IORd为最大强度部分L2d0的第四强度分 布L2dl。本方式中，光检测器30也由光敏二极管或光敏晶体管等光接收元件组成，在屏幕 部件四0的屏幕面^Oa —侧，使光接收部31在检测区域IOR的外侧朝向沿着屏幕面^Oa 的方向。这样构成的光学位置检测装置10中，全部点亮第一发光元件12A、第二发光元件 12B及第三发光元件12C的同时，使第四发光元件12D也点亮。结果，如图4所示的第一强 度分布L2al、第二强度分布L2bl及第三强度分布L2cl与第四强度分布L2dl合成，出射强度在Z轴方向变化的位置检测光。因此，若目标物体Ob反射的位置检测光被光检测器30 接收，则位置检测部50可基于光检测器30的检测结果检测出Z坐标。因此，能以比较简单 的结构光学地检测出目标物体Ob的XYZ坐标。该Z坐标的检测可用于将检测区域IOR中Z轴方向的规定范围设定为检测有效区 域时。例如，若设定离屏幕部件四0的表面5cm以内的范围为检测有效区域，则在离屏幕部 件290的表面超过5cm的位置检测到目标物体Ob的情况下，可将此检测结果视为无效。因 此，能够只有在离屏幕部件四0的表面5cm以内的范围内检测到目标物体Ob的情况下，才 进行将目标物体Ob的XY坐标视为输入等的处理。[实施方式5]图11是本发明实施方式5涉及的光学位置检测装置10及带位置检测功能的显示 装置100的示意性结构说明图，图11(a)、(b)分别是从斜上方观看带位置检测功能的显示 装置100的主要部分时的外观的示意性说明图以及侧视时的外观的示意性说明图。另外， 由于本方式的基本结构与实施方式1相同，故以同一符号标注共同部分并省略了对它们的 说明。上述实施方式1中，发光元件12及光检测器30设置于屏幕部件四0附近，但在本 方式中，如图11所示，光检测器30的光接收部31从屏幕面的面外方向朝着屏幕面 ^K)a。更具体地，光检测器30设置于图像投影装置200的外壳250的前面部201上。因此， 光检测器30检测位置检测光L2中由目标物体Ob向图像投影装置200反射的位置检测光 L3。因此，本方式的带位置检测功能的显示装置100中，可以扩大能检测目标物体Ob 的与屏幕面^Oa的间隔距离。另外，没有必要将图像投影装置200与光检测器30分别设 置。另外，可以在图像投影装置200 —侧进行检测目标物体Ob的位置的处理。更进一步地， 容易将目标物体Ob的位置检测结果反映到从图像投影装置200投影的图像上。[其他的实施方式]上述实施方式中，按不同定时出射第一位置检测光L2a、第二位置检测光L2b及第 三位置检测光L2c，但也可以将第一位置检测光L2a、第二位置检测光L2b及第三位置检测 光L2c的一部分或全体设为波长互异的红外光(位置检测光)并同时出射波长相异的红外 光来构成。在实现该结构的情况下，使用光接收的波长范围相异的多个光检测器即可，通过 这样的光检测器，即使同时出射波长相异的红外光也能分别光接收。[带位置检测功能的显示装置100的变形例]上述实施方式是将带位置检测功能的显示装置100应用于投影型显示装置或电 子黑板的示例，但如图12 图15所示，若采用直视型显示装置作为图像生成装置，则可参 照图16用于后述的电子设备。另外，虽然以下说明的示例是套用实施方式3的例子，但也 可套用实施方式1、2、4。(带位置检测功能的显示装置100的变形例1)图12及图13分别是本发明变形例1涉及的光学位置检测装置10及带位置检测 功能的显示装置100的分解立体图以及截面结构的说明图。另外，本方式的带位置检测功 能的显示装置100中，由于光学位置检测装置10的结构与上述实施方式相同，故以同一符 号标注共同部分并省略了对它们的说明。
图12及图13所示的带位置检测功能的显示装置100包括光学位置检测装置10 与直视型显示装置208(图像生成装置)，光学位置检测装置10包括发出位置检测光L2的 发光元件12、导光板13以及光接收部31朝向检测区域IOR的光检测器30。直视型显示装 置208是有机电致发光装置或等离子显示装置等，相对于光学位置检测装置10设置于输入 操作侧的对侧。直视型显示装置208在俯视时与导光板13重合的区域上具有图像显示区 域20R，该图像显示区域20R在俯视时与检测区域IOR重合。(带位置检测功能的显示装置100的变形例2)图14及图15是本发明变形例2涉及的光学位置检测装置10及带位置检测功能 的显示装置100的说明图，图14及图15分别是光学位置检测装置10及带位置检测功能的 显示装置100的分解立体图以及截面结构的说明图。另外，本方式的带位置检测功能的显 示装置100中，由于光学位置检测装置10的结构与上述实施方式相同，故以同一符号标注 共同部分并省略了对它们的说明。图14及图15所示的带位置检测功能的显示装置100包括光学位置检测装置10 和液晶装置209(直视型图像生成装置)，光学位置检测装置10包括发出位置检测光L2的 发光元件12、导光板13以及光接收部31朝向检测区域IOR的光检测器30。液晶装置209 包括液晶面板209a和透光性覆盖部件209b。液晶装置209在俯视时与导光板13重合的区 域上具有图像显示区域20R，该图像显示区域20R在俯视时与检测区域IOR重合。本方式的带位置检测功能的显示装置100中，在导光板13的光出射侧根据需要配 置了用于使位置检测光I^a L2d均勻化的光学片16。在本方式中，与导光板13的光出射 面13s相对的第一棱镜片161、相对于第一棱镜片161处于与导光板13所在一侧的对侧且 与第一棱镜片161对置的第二棱镜片162以及相对于第二棱镜片162处于导光板13所在 一侧的对侧且与第二棱镜片162对置的光散射板163被用作光学片16。另外，在相对于光 学片16与导光板13所在一侧相对的另一侧上矩形框状的遮光片17配置在光学片16的周 围。该遮光片17防止从位置检测用光源12A 12D出射的位置检测光L2a L2d泄露。液晶装置209在相对于光学片16 (第一棱镜片161、第二棱镜片162及光散射板 163)与导光板13所在一侧相对的另一侧上配备了液晶面板209a。本方式中，液晶面板209a 是透过型液晶面板，具有用密封件23粘合两块透光性基板21、22并在基板间填充液晶M 的结构。在本方式中，液晶面板209a是有源矩阵型液晶面板，在两块透光性基板21、22的 一侧形成有透光性像素电极、数据线、扫描线、像素开关元件(未作图示)，在另一侧形成有 透光性共同电极(未作图示)。另外，也可在同一基板上形成像素电极及共同电极。该液晶 面板209a中，当通过扫描线对各像素输出扫描信号并通过数据线输出图像信号时，在多个 像素中的每一个上控制液晶M的取向，从而在图像显示区域20R形成图像。液晶面板209a中，在一个透光性基板21上设置了与另一个透光性基板22的轮廓 相比更向周围突出的基板突出部21t。在此基板突出部21t的表面上安装了构成驱动电路 等的电子部件25。另外，基板突出部21t与柔性配线基板(FPC)等配线部件沈相连接。另 外，也可在基板突出部21t上只安装配线部件26。此外，根据需要，在透光性基板21、22的 外表面侧配置偏光板(未作图示)。这里，为了检测目标物体Ob的平面位置，有必要向通过目标物体Ob进行操作的观 看侧出射位置检测光L2，液晶面板209a比导光板13及光学片16更靠观看侧(操作侧)。因此，在液晶面板209a中，图像显示区域20R被构造成可透过位置检测光L2。另外，在液晶 面板209a配置于导光板13的与观看侧相对的另一侧的情况下，没有必要将图像显示区域 20R构造成能透过位置检测光L2，而是将图像显示区域20R构造成能从观看侧透过导光板 13透视该图像显示区域20R。液晶装置209具有用于照明液晶面板209a的照明装置40。本方式中，照明装置 40在相对于导光板13与液晶面板209a所在一侧相对的另一侧上配置于导光板13与反 射板214之间。照明装置40包括照明用光源41、使从照明用光源41发出的照明光边传播 边出射的照明用导光板43，照明用导光板43具有矩形的平面形状。照明用光源41由例如 LED (发光二极管)等发光元件构成，根据从驱动电路(未作图示)输出的驱动信号，发出例 如白色的照明光L4。在本方式中，沿着照明用导光板43的边部分43a排列了多个照明用光 源41。照明用导光板43在与边部分43a邻接的光出射侧的表面部分(光出射面43s的 边部分43a侧的外围部)上设有倾斜面43g，照明用导光板43朝边部分43a厚度渐渐增加。 通过具有该倾斜面43g的入光结构，抑制了设有光出射面43s的部分的厚度增加，使得边部 分43a的高度与照明用光源41的光发出面的高度相对应。在该照明装置40中，从照明用光源41出射的照明光从照明用导光板43的边部分 43a入射至照明用导光板43的内部后，朝着另一侧的外缘部4 在照明用导光板43的内部 传播，并从作为一表面的光出射面43s出射。这里，照明用导光板43具有内部传播光从光 出射面43s出射的出射光的光量比率从边部分43a侧向另一侧的外缘部4 单调增加的导 光结构。该导光结构例如可以通过向上述内部传播方向渐渐提高在照明用导光板43的光 出射面43s或背面43t形成的光偏转用或光散射用微细凹凸状折射面的面积、印刷的散射 层的形成密度等来实现。通过设置这样的导光结构，能使从边部分43a入射的照明光L4大 体均勻地从光出射面43s出射。本方式中，照明用导光板43在液晶面板209a的与观看侧相对的另一侧上配置成 与液晶面板209a的图像显示区域20R平面地重合，起到所谓的背后照明的作用。但是，也 可以构造成将照明用导光板43配置在液晶面板209a的观看侧，使其起到所谓的正面照明 的作用。另外，本方式中，照明用导光板43配置在导光板13与反射板214之间，但是照明 用导光板43也可配置于光学片16与导光板13之间。此外，也可以将照明用导光板43与 导光板13构造成共同的导光板。另外，本方式中，光学片16在位置检测光Lh L2d与照 明光L4之间通用。但是，也可在照明用导光板43的光出射侧配置上述光学片16之外的另 一专用光学片。这是因为在照明用导光板43方面，为了使从光出射面43s出射的照明光L4 的平面亮度均勻，较常用的是呈现出充分的光散射作用的光散射板，但在位置检测用导光 板13方面，若使从光出射面13s出射的位置检测光Lh L2d较大地散射，则会妨碍位置 检测。因此，有必要不设置光散射板或使用呈现出比较轻微的光散乱作用的光散射板，所以 优选光散射板为照明用导光板43所专用。然而，对于棱镜片(第一棱镜片161或第二棱镜 片162)等有聚光作用的光学片，即使共用也没关系。(电子设备上的安装示例)参照图16，对应用了参照图12 图15所说明的带位置检测功能的显示装置100 的电子设备进行说明。图16是使用了本发明涉及的带位置检测功能的显示装置的电子设备的说明图。图16(a)示出了具有带位置检测功能的显示装置100的便携式个人计算机 的结构。个人计算机2000包括作为显示单元的带位置检测功能的显示装置100和主体部 2010。主体部2010中设有电源开关2001以及键盘2002。图16(b)示出了具有带位置检 测功能的显示装置100的移动电话的结构。移动电话3000包括多个操作键3001、滚动键 3002以及作为显示单元的带位置检测功能的显示装置100。通过操作滚动键3002，可使带 位置检测功能的显示装置100上显示的画面滚动。图16(c)示出了应用了带位置检测功能 的显示装置100的信息便携终端(PDA=Personal Digital Assistants，个人数字助理)的 结构。信息便携终端4000包括多个操作键4001、电源开关4002以及作为显示单元的带位 置检测功能的显示装置100。一旦操作电源开关4002，则地址簿、日程表等各种信息就显示 在带位置检测功能的显示装置100上。 另外，作为应用了带位置检测功能的显示装置100的电子设备，除了图16所示的 以外，还可例举出数码相机、液晶电视、取景器型或监视器直视型录像机、车载导航装置、寻 呼机、电子记事本、计算器、文字处理器、工作站、电视电话、POS终端、银行终端等电子机器 等。因此，上述带位置检测功能的显示装置100可用作这些各类电子设备的显示部。符号说明IOR检测区域12发光元件12A第一发光元件(第--光源)12B第二发光元件(第二二光源)12C第三发光元件(第三三光源)30光检测器50位置检测部100带位置检测功能的显示装置200图像投影装置Ob目标物体。
权利要求
1.一种光学位置检测装置，用于检测检测区域内的目标物体的位置，其特征在于包括第一光源，向所述检测区域出射第一位置检测光，并在所述检测区域中形成所述第一 位置检测光的第一强度分布；第二光源，向所述检测区域出射第二位置检测光，并在所述检测区域中形成第二强度 分布，所述第二强度分布在偏离所述第一强度分布的最大强度部分的位置具有最大强度部 分；第三光源，向所述检测区域出射第三位置检测光，并在所述检测区域中形成第三强度 分布，所述第三强度分布在偏离连接所述第一强度分布的最大强度部分与所述第二强度分 布的最大强度部分的虚拟直线上的位置具有最大强度部分；光检测器，检测所述检测区域内由所述目标物体反射的所述第一位置检测光、所述第 二位置检测光及所述第三位置检测光；以及位置检测部，根据所述光检测器获得的所述第一位置检测光的光接收强度与所述第二 位置检测光的光接收强度的比较结果、以及所述光检测器获得的所述第二位置检测光的光 接收强度与所述第三位置检测光的光接收强度的比较结果，检测设定在所述检测区域内的 检测面内的所述目标物体的二维坐标。
2.根据权利要求1所述的光学位置检测装置，其特征在于，在所述第一强度分布、所述第二强度分布及所述第三强度分布中，随着与最大强度部 分距离的增加，强度单调减少。
3.根据权利要求1或2所述的光学位置检测装置，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时下出射所述第一位置检 测光、所述第二位置检测光及所述第三位置检测光。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的光学位置检测装置，其特征在于， 所述第一位置检测光和第二位置检测光和第三位置检测光由红外光组成。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的光学位置检测装置，其特征在于，所述第一光源、所述第二光源及所述第三光源将所述第一位置检测光和第二位置检测 光和第三位置检测光作为发散光出射。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的光学位置检测装置，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轴朝向所述检测区域。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的光学位置检测装置，其特征在于，还包括 光出射面朝向所述检测区域的导光板，所述第一位置检测光、所述第二位置检测光及所述第三位置检测光通过该导光板出射 至所述检测区域。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的光学位置检测装置，其特征在于，包括 第四光源，与所述第一位置检测光、所述第二位置检测光及所述第三位置检测光一起出射第四位置检测光，所述第四位置检测光形成强度在与所述检测面正交的方向上变化的 强度分布。
9.一种带位置检测功能的显示装置，其特征在于，具有权利要求1至8中任一项所述的光学位置检测装置，且具有在与所述检测区域重叠的区域形成图像的图像生成装置。
全文摘要
本发明提供一种光学位置检测装置以及带位置检测功能的显示装置，即使不在检测区域的周围配置多个光源、光检测器，也能光学地检测出目标物体的位置。在带位置检测功能的显示装置(100)所用的光学位置检测装置(10)中，向检测区域(10R)出射由红外光组成的位置检测光L2，通过光检测器(30)检测被检测区域(10R)中的目标物体Ob反射的位置检测光L3。此时，基于光检测器(30)对第一位置检测光L2a的光接收强度与对第二位置检测光L2b的光接收强度的比较结果以及光检测器(30)对第二位置检测光L2b的光接收强度与对第三位置检测光L2c的光接收强度的比较结果，检测出目标物体Ob的2维坐标。
文档编号G06F3/042GK102053763SQ20101051864
公开日2011年5月11日 申请日期2010年10月20日 优先权日2009年10月26日
发明者中西大介 申请人:精工爱普生株式会社