CN101989154A - 光学位置检测装置及带有位置检测功能的显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种通过使从导光板射出的位置检测光的强度分布最优化，从而能够提高位置检测精度的光学位置检测装置和具有该光学位置检测装置的、带有位置检测功能的显示装置。光学位置检测装置(10)具有：发出位置检测光的位置检测用光源(12A～12D)和导光板(13)。导光板(13)在角部分(13e～13h)上具有光入射部(13a)、(13b)、(13c)、(13d)，并在光入射部(13a)、(13b)、(13c)、(13d)上形成有多个凹凸(13p)，该凹凸(13p)具有通过折射使射入的位置检测光的一部分偏转为沿导光板(13)的长边部分(131)的方向的偏转用入射面(131p)。

Description

光学位置检测装置及带有位置检测功能的显示装置

技术领域

本发明涉及一种光学位置检测装置以及具有该光学位置检测装置的带有位置检测功能的显示装置。

背景技术

近年来，在手机、汽车导航系统、个人计算机、售票机、银行终端等电子设备中，已经使用了在液晶装置等图像生成装置的前面配置有触控面板的带有位置检测功能的显示装置，在这种带有位置检测功能的显示装置中，一边参照图像生成装置上显示的图像，一边输入信息。上述的触控面板构成为用于在检测区域内检测目标物体的位置的位置检测装置。

作为这种位置检测装置中的检测方式，已知有电阻膜方式、超音波方式、静电容量方式、光学方式等。电阻膜方式虽然成本低，但是与静电容量式一样，其透射率低，超音波方式和静电容量方式虽然具有高的响应速度，但是耐环境性(环境抵抗力)低。与上述相反，光学方式的特征在于，能够分别提高耐环境性、透射率、响应速度(参照专利文献1，2)。

【专利文献1】日本特开2004-295644号公报

【专利文献2】日本特开2004-303172号公报

然而，在专利文献1，2中记载的光学位置检测装置中，需要在显示画面的附近设置一些光源或者光检测器等，其数量与应该检测的位置坐标的分辨率对应，因此，存在有成本高的问题。

因此，本发明的发明人研究了一种光学位置检测装置，如在图20中概略示出，在导光板13的端部以对置的方式设置有位置检测用光源12，利用光检测器15来检测从导光板13射出的位置检测光L2接触到手指等而反射的光。在这种光学位置检测装置中，能够根据从导光板13发出的位置检测光L2的强度与到位置检测用光源12的距离之间的关系来检测手指等的位置，因此，其具有以较少数量的位置检测用光源12或者光检测器15就可以检测手指等的位置的优点。

在这种方式的光学位置检测装置中，如图21(a)所示，如果在长方形的导光板13的长边部分13k、13l的中间位置和短边部分13i、13j的中间位置设置位置检测用光源12，则在导光板13的角部分13e、13f、13g、13h附近，从导光板13射出的位置检测光的强度就会下降。

因此，本发明的发明人提出了一种方案：如图21(b)所示，在导光板13的各个角部分13e、13f、13g、13h处分别配置位置检测用光源12A、12B、12C、12D。在这种构成的情况下，当要进行导光板13的长边方向上的位置检测时，就使位置检测用光源12A、12D的同时点亮与位置检测用光源12B、12C的同时点亮稍微错开一些时间，而要进行导光板13的短边方向上的位置检测时，就使位置检测用光源12A、12C的同时点亮与位置检测用光源12B、12D的同时点亮稍微错开一些时间。

另外，本发明的发明人还提出：如图21(c)所示，在导光板13的角部分13e、13f、13g、13h的长边侧设置第1发光元件121A、121B、121C、121D(第1位置检测用光源)，而在导光板13的角部分13e、13f、13g、13h的短边侧设置第2发光元件122A、122B、122C、122D(第2位置检测用光源)。在这种构成的情况下，当要进行导光板13的长边方向上的位置检测时，就使第1发光元件121A、121D和第2发光元件122A、122D的同时点亮与第1发光元件121B、121C和第2发光元件122B、122C的同时点亮稍微错开一些时间。而要进行导光板13的短边方向上的位置检测时，就使第1发光元件121A、121C和第2发光元件122A、122C的同时点亮与第1发光元件121B、121D和第2发光元件122B、122D的同时点亮稍微错开一些时间。

根据该构成，具有如下优点：即使在导光板13的角部分13e、13f、13g、13h的附近，从导光板13射出的位置检测光的强度也较高。

然而，在如图21(c)所示的构成中，如果用θ1表示从第1发光元件121D发出的位置检测光在导光板13内行进的范围，用θ2表示从第2发光元件122D发出的位置检测光在导光板13内行进的范围，则可以看到，在导光板13内产生了位置检测光未到达的区域。其结果，存在有如下的问题：在进行导光板13的长度方向上的位置检测时，即使使第1发光元件121A、121D和第2发光元件122A、122D同时点亮，在图21(c)中的p-p′线所示的位置，在从导光板13射出的位置检测光的强度分布中出现不自然的拐点p0，进而在位置检测光的强度和到光源的距离之间产生逆转部分。这种问题即使在图21(b)所示的构成中也同样发生。另外，图20和图21中所示的方式是本发明的参考例，并不是现有技术。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种通过使从导光板射出的位置检测光的强度分布最优化，从而能够提高位置检测精度的光学位置检测装置以及具有该光学位置检测装置的，带有位置检测功能的显示装置。

为了解决上述课题，本发明提供一种用于光学地检测检测区域内的目标物体位置的光学位置检测装置，该光学位置检测装置的特征在于具有：位置检测用光源，发出照射到上述目标物体上的位置检测光；导光板，包括将上述位置检测光采集到内部光入射部，将从上述光入射部采集的上述位置检测光发出到上述检测区域上，进而在上述检测区域中形成上述位置检测光的出射光量的强度分布；光检测器，其具有光接收部，该光接收部配置成朝向上述检测区域，以便接收经上述目标物体反射后的上述位置检测光；以及信号处理部，根据上述出射光量的强度分布来检测上述目标物体的位置，上述导光板具有包括长边方向和短边方向的平面形状，在该导光板的角部分上设置上述光入射部和上述位置检测用光源，上述光入射部形成有凹凸形状，上述凹凸形状具有使从上述光入射部射入的上述位置检测光的一部分通过折射向沿上述导光板的长边部分的方向偏转的偏转用入射面。

另外，所谓的“凹凸”、“凸部”和“凹部”是指从一定的基准线突出或者凹陷，在本发明中的“凹凸”、“凸部”和“凹部”是指如下形状：在光入射部中，相邻的2个部位中的其中一个部位相对于另一个部位突出，其结果，该另一个部位就相对于这一部位凹陷。

在本发明中，位置检测光从导光板的光射出面射出，如果其被配置在导光板的出射侧的目标物体所反射，则该反射光将被光检测器检测。在这里，如果检测区域中的位置检测光的强度和到位置检测用光源的距离具有规定的相关性，则可以根据经由光检测器得到的光接收强度来检测目标物体的位置。因此，没有必要沿着检测区域配置多个光学元件，进而能够构成低成本并且低耗电量的位置检测装置。其中，在本发明中，导光板具有包括长边方向和短边方向的平面形状，并在该导光板的角部分上设置了上述光入射部和上述位置检测用光源。因此，即使在导光板的角部分附近，从导光板射出的位置检测光的强度也较高。另外，上述光入射部形成有凹凸形状，该凹凸形状具有通过折射使从上述光入射部射入的上述位置检测光的一部分偏转为沿上述导光板的长边部分的方向的入射面，因此，可以提高向沿导光板的长边方向行进的位置检测光的光量。因此，在进行导光板的长边方向上的位置检测时，位置检测光的出射光量在检测区域中就会具有恰当的强度分布，因而可以提高位置检测精度。

在本发明中，可以采用如下结构：在上述导光板的每个角部分上各设置一个上述光入射部和上述位置检测用光源，并且，在俯视观察上述导光板时，上述光入射部在相对于该导光板的长边部分和短边部分倾斜地切去上述导光板的角部分的部分上具有上述凹凸形状。如果具有上述结构，则从位置检测用光源发出的位置检测光虽然包括射向沿着长边部分的方向、导光板的对角方向以及沿着短边部分的方向的光，但是，对于朝向导光板的对角方向的光的一部分而言，其行进方向偏转为沿着长边部分的方向。因此，在进行导光板的长边方向上的位置检测时，位置检测光的出射光量在检测区域中就会具有恰当的强度分布，因而可以提高位置检测精度。

在本发明中，可以采用如下结构：上述凹凸形状由顶部朝向上述位置检测用光源的棱柱状凸部形成。在这种情况下，上述顶部的角度优选为50°至80°。如果顶部的角度超过80°，则往往过度地偏转为沿着导光板的边的方向，然而，如果顶部角度不足50°，则往往不能够充分地偏转为沿着导光板的长边部分的方向。因此，顶部角度优选大于等于50°且小于等于80°。

在本发明中，可采用如下结构：上述光入射部在上述导光板的角部分上具有设置在该导光板长边部分侧的第1光入射部分和设置在该导光板短边部分侧的第2光入射部分，上述位置检测用光源在上述导光板的角部分上被设置成朝向上述第1光入射部分发出上述位置检测光的第1发光元件和向上述第2光入射部分发出上述位置检测光的第2发光元件，上述凹凸形状形成在上述第1光入射部分。

在这种情况下，上述凹凸形状优选由顶部朝向上述第1发光元件的棱柱状的凸部形成。如果具有上述结构，则从第2发光元件发出的位置检测光朝向沿着长边部分的方向。另外，从第1发光元件发出的位置检测光朝向沿着短边部分的方向，但是其中一部分光的行进方向偏转为沿着长边部分的方向。因此，在进行导光板的长边方向上的位置检测时，位置检测光的出射光量在检测区域中具有恰当的强度分布，因而可以提高位置检测精度。在采用了上述构成的情况下，顶部的角度优选为50°至80°。如果顶部的角度超过80°，则无法充分地向沿着导光板的长边部分的方向进行偏转，然而，如果顶部角度不到50°，则往往过度地偏转为沿导光板的长边部分的方向。因此，顶部角度优选为大于等于50°且小于等于80°。

适用本发明的光学位置检测装置可用于构成带有位置检测功能的显示装置。这时，带有位置检测功能的显示装置具有在俯视观察时与上述导光板重叠的区域上形成图像的图像生成装置。作为上述图像生成装置，可利用投射型显示装置，或者液晶装置或有机电致发光装置等直视型显示装置。

根据本发明的带有位置检测功能的显示装置除了用于各种显示装置之外，还用于手机、汽车导航系统、个人计算机、售票机、银行终端等电子设备中。

另外，本发明提供一种用于光学地检测目标物体的位置的光学位置检测装置，其特征在于，具有：导光板，在外周部分的4个角部分上具有光入射部；4个位置检测用光源，向上述光入射部射出位置检测光；光检测器，接收从上述导光板的厚度方向上的一个面射出后被上述目标物体反射的上述位置检测光；以及信号处理部，根据在光检测器中的光接收结果来检测上述目标物体的位置，上述4个位置检测用光源通过改变一部分位置检测用光源和该一部分位置检测用光源同等数量的另外一部分位置检测用光源的组合来交替地点亮，进而射出上述位置检测光，并且，上述光入射部具有多个凹部或者多个凸部中的至少一者。

在本发明中，位置检测光从导光板的光射出面射出，如果其被配置在导光板的出射侧的目标物体所反射，则该反射光将被光检测器检测。在这里，如果检测区域中的位置检测光的强度和到位置检测用光源的距离具有规定的相关性，则可以根据经由光检测器而得到的光接收强度来检测目标物体的位置。因此，没有必要沿着检测区域配置多个光学元件，进而可以构成低成本并且低耗电量的位置检测装置。在本发明，在导光板的角部分上设置有光入射部，并且在该光入射部设置了多个凸部或者多个凹部，因而位置检测光在向导光板射入时被偏转，进而使位置检测光在导光板内适当行进。因此，位置检测光从导光板的出射光量在检测区域中就会具有恰当的强度分布，因而可以提高位置检测精度。

在本发明中，可以采用在上述光入射部形成棱柱状的凸部作为上述凸部的结构。

在本发明中，可以采用在上述光入射部上形成有四角形状的凸部作为上述凸部的结构。

在本发明中，可以采用在上述光入射部上形成有四角形状的凸部作为上述凸部，同时在该凸部的前端部和被该凸部夹着的凹部的底部中的至少一者上形成棱柱状的凸部的结构。

在本发明中，可以采用在上述光入射部上作为上述凸部的弯曲凸部和作为上述凹部的弯曲凹部连接而形成的结构。

在本发明中，可以采用在上述光入射部形成凸曲面作为上述凸部的结构。

在本发明中，在可以采用上述光入射部形成凹曲面作为上述凹部的结构。

在本发明中，可以采用在上述光入射部上、通过上述凸部和上述凹部形成具有菲涅耳透镜的截面形状的凹凸的结构。

在本发明中，上述位置检测光优选包括红外光。根据该构成，则具有位置检测光不会被视觉识别的优点。

根据本发明的光学位置检测装置可以应用于带有位置检测功能的投射型显示装置中。在这种情况下，上述导光板采用其上述一个面与图像投射的方向交叉的结构。另外，带有位置检测功能的投射型显示装置具有本发明涉及的光学位置检测装置和投射上述图像的图像投射装置。

附图说明

图1是概略示出应用了本发明的光学位置检测装置的构成以及具有该光学位置检测装置且带有位置检测功能的显示装置构成的说明图。

图2是示出应用本发明的光学位置检测装置的详细构成的说明图。

图3是示出在应用本发明的光学位置检测装置及带有位置检测功能的显示装置中的信号处理内容的说明图。

图4是示出在应用本发明的光学位置检测装置及带有位置检测功能的显示装置中，在进行位置检测时的位置检测用光源的点亮模式的说明图。

图5是在应用本发明的光学位置检测装置及带有位置检测功能的显示装置中所使用的导光板的说明图。

图6是在应用本发明的光学位置检测装置及带有位置检测功能的显示装置中所使用的另一导光板的说明图。

图7是示出形成在应用本发明的光学位置检测装置的导光板上的凹凸的变形例1的说明图。

图8是示出形成在应用本发明的光学位置检测装置的导光板上的凹凸的变形例2的说明图。

图9是示出形成在应用本发明的光学位置检测装置的导光板上的凹凸的变形例3的说明图。

图10是示出形成在应用本发明的光学位置检测装置的导光板上的凹凸的变形例4的说明图。

图11是示出形成在应用本发明的光学位置检测装置的导光板上的凹凸的变形例5的说明图。

图12是示出形成在应用本发明的光学位置检测装置的导光板上的凹凸的变形例6的说明图。

图13是示出形成在应用本发明的光学位置检测装置的导光板上的凹凸的变形例7的说明图。

图14是示出形成在应用本发明的光学位置检测装置的导光板上的凹凸的变形例8的说明图。

图15是涉及本发明的变形例1的光学位置检测装置和光学位置检测装置的立体分解图。

图16是涉及本发明的变形例1的光学位置检测装置和光学位置检测装置的截面构成的说明图。

图17是涉及本发明的变形例2的光学位置检测装置和光学位置检测装置的立体分解图。

图18是涉及本发明的变形例2的光学位置检测装置和光学位置检测装置的截面构成的说明图。

图19是使用了涉及本发明的带有位置检测功能的显示装置的电子设备的说明图。

图20是示出光学位置检测装置的基本构成的说明图。

图21是涉及本发明的参考例的光学位置检测装置的说明图。

具体实施方式

接下来，参照附图来详细说明本发明的实施方式。

[光学位置检测装置和带有位置检测功能的显示装置的构成]

(带有位置检测功能的显示装置的整体构成)

图1是概略示出应用了本发明的光学位置检测装置的构成和有该光学位置检测装置且带有位置检测功能的显示装置构成的说明图，其中，图1(a)、(b)分别是示出在使用了从前方(输入操作侧)对图像投射面投射图像的投射型显示装置时的构成实例的说明图和在使用了从后方(与输入操作侧相反的一侧)对图像投射面投射图像的投射型显示装置时的构成实例的说明图。

在图1(a)、(b)中所示的带有位置检测功能的显示装置100具有光学位置检测装置10以及图像生成装置200，当使手指等目标物体接近检测区域10R时，光学位置检测装置10根据由图像生成装置200显示的图像来检测目标物体Ob的平面位置。

具体而言，如下所述，光学位置检测装置10具有：发出位置检测光的位置检测用光源12、横向较长的大致长方形的导光板13以及具有朝向检测区域10R的光接收部15a的光检测器15。

在本实施方式中，图像生成装置200为投射型的，其具有与导光板13的前面侧(输入操作侧)重叠地配置的屏幕状的被投射面201。另外，导光板13的前面(在厚度方向上的一个面)和被投射面201与来自图像生成装置200的图像的投射方向交叉。因此，图像生成装置200在俯视观察时与导光板13重叠的区域上形成图像。在本实施方式，图像形成区域20R是与光学位置检测装置10的检测区域10R大致重叠的区域，并且为横向上较长的长方形。在这里，被投射面201由能够使白色等红外光通过的材料形成。

在图1(a)、(b)中所示的带有位置检测功能的显示装置100中，图1(a)中所示的带有位置检测功能的显示装置100的图像生成装置200具有从前方(输入操作侧)投射图像的投射型显示装置203。图1(b)中所示的带有位置检测功能的显示装置100的图像生成装置200具有配置在导光板13和被投射面201的后方(与输入操作侧相反的一侧)的镜子206以及向镜子206投射图像的投射型显示装置207。

(光学位置检测装置10的详细构成)

图2是示出应用了本发明的光学位置检测装置的详细构成的说明图，其中，图2(a)、(b)、(c)分别为概略示出光学位置检测装置的截面构成的说明图、在光学位置检测装置中所使用的导光板等的构成的说明图以及在导光板内的位置检测用红外光的衰减状态的说明图。

如图2(a)、(b)所示，在本实施方式的光学位置检测装置10中，导光板13具有大致长方形的平面形状，并且在导光板13的侧端面13m上，长边部分13k、13l彼此对置，短边部分13i、13j彼此对置。与该导光板13的形状相对应，光学位置检测装置10具有4个位置检测用光源12A～12D(图1中所示的位置检测用光源12)，用于发出位置检测光L2a～L2d，导光板13在其侧端面13m上具有位置检测光L2a～L2d入射的4个光入射部13a～13d。导光板13在其一个表面(图示上面)上具有光射出面13s，用于射出在导光板13的内部传播后的位置检测光L2a～L2d，并且该光射出面13s与侧端面13m垂直相交。即，在俯视观察导光板13时，导光板13的厚度方向上的一个面变为光射出面13s，而厚度方向上的外周部分就变为了与光射出面13s垂直相交的侧端面13m。并且，光学位置检测装置10具有光检测器15，其中，光检测器15的光接收部15a朝向检测区域10R。

在本实施方式中，4个位置检测用光源12A～12D和4个光入射部13a～13d都设置在导光板13的角部分13e、13f、13g、13h上。位置检测用光源12A～12D以与光入射部13a～13d对置的方式配置，优选，以与光入射部13a～13d紧贴的方式配置。在本实施方式中，除了使用光检测器15之外，还使用补偿用光检测器15x。该补偿用光检测器15x用于补偿温度等对通过光检测器15所得到的检测结果的影响，而并不用于检测位置检测光L2a～L2d。

导光板13由聚碳酸酯或者丙烯树脂等透明的树脂板构成。在导光板13的光射出面13s或者与光射出面13s相对的背面13t上设置有表面凹凸结构、棱镜结构、散射层(图中未显示)等，由于这种光散射结构，从光入射部13a～13d入射并在导光板内部传播的光随着沿着其传播方向行进而逐渐地发生偏转，并从光射出面13s射出。另外，根据需要，为了使位置检测光L2a～L2d均匀化，有时在导光板13的光出射侧配置棱镜薄片或者光散射板等光学薄片。

位置检测用光源12A～12D例如由LED(发光二极管)等光学元件构成，并根据从驱动电路(图中未显示)输出的驱动信号来发出由红外光组成的位置检测光L2a～L2d作为发散光。对位置检测光L2a～L2d的种类并没有特别限制，只要波长分布与可见光不同或者施加闪烁等调制从而发光方式不同即可。另外，优选位置检测光L2a～L2d具有被手指或者触摸笔等目标物体Ob有效反射的波长区域。因此，如果目标物体Ob为手指等人体，则位置检测光L2a～L2d优选为在人体的表面上反射率高的红外线(尤其是接近可见光区域的近红外线，例如波长在850nm附近)，或者波长为950nm。另外，如果位置检测光L2为红外光，则具有位置检测光L2不会被视觉识别的优点。

位置检测用光源12A～12D基本上设置多个，以构成为从相互不同的位置上发出位置检测光L2a～L2d。在4个位置检测用光源12A～12D中，对角位置的位置检测用光源成为一对并构成第1光源，另外2个位置检测用光源成为一对并构成第2光源。另外，也可以在4个位置检测用光源12A～12D中，使相邻的位置检测用光源成为一对并构成第1光源对，使另外2个位置检测用光源成为一对并构成第2光源对。

在如此构成的带有位置检测功能的显示装置100中，在导光板13的内部，位置检测光L2a和位置检测光L2b一边在箭头A所示的方向上朝相互相反的方向传播，一边从光射出面13s射出。另外，位置检测光L2c和位置检测光L2d一边在与箭头A所示的方向交叉的方向(箭头B所示的方向)上朝相互相反的方向传播，一边从光射出面13s射出。

检测区域10R为位置检测光L2a～L2d被射出到视觉识别侧(操作侧)的平面范围，并且是可以产生基于目标物体Ob的反射光的平面范围。在本实施方式中，检测区域10R的平面形状为矩形，并且在四个边部分中的一个长边部分的长度方向上的大致中间部位上配置有光检测器15。即，在导光板13的厚度方向上与边部分13l重叠的位置上配置了光检测器15，而边部分13l夹在导光板13中的相邻的两个角部分(光入射部13b、13d)之间。在检测区域10R上，相邻各边的角部分的内角设置为了90度，该内角与导光板13的角部分13e～13h的内角相等。

(基本原理)

下面将说明根据在上述光检测器15中的检测来取得目标物体Ob的位置信息的方法。取得该位置信息的方法有很多种，例如，作为其中的一例，可以列举出如下的方法：根据两个位置检测光的检测光量之比来求出它们的衰减系数之比，由该衰减系数之比求出两位置检测光的传播距离，从而求出连接对应的两个光源的方向的位置坐标。

首先，在本实施方式的带有位置检测功能的显示装置100中，从位置检测用光源12A～12D发出的位置检测光L2a～L2d分别从光入射部13a～13d射入到导光板13的内部，进而一边在导光板13的内部传播，一边逐渐地从光射出面13s射出。其结果，位置检测光L2a～L2d就从光射出面13s以面状的方式射出。

例如，位置检测光L2a在导光板13的内部一边从光入射部13a朝着光入射部13b而传播，一边逐渐地从光射出面13s发射出去。同样，位置检测光L2c、L2d也一边在导光板13的内部传播，一边逐渐地从光射出面13s发射出去。因此，当在检测区域10R上配置有手指等目标物体Ob时，上述位置检测光L2a～L2d被目标物体Ob反射，由上述光检测器15检测其反射光的一部分。

在这里，可以认为，如图2(c)中的实线所示，被射出到检测区域10R上的位置检测光L2a的光量随着与位置检测用光源12A的距离的增加呈直线衰减；如图2(c)中的虚线所示，被射出到检测区域10R上的位置检测光L2b的光量随着与位置检测用光源12B的距离的增加呈直线衰减。

另外，如果将位置检测用光源12A的控制量(例如电流量)、转换系数以及发出光量分别设为Ia、k和Ea，而将位置检测用光源12B的控制量(电流量)、转换系数以及发出光量分别设为Ib、k和Eb，则

Ea＝k·Ia

Eb＝k·Ib。另外，如果将位置检测光L2a的衰减系数和检测光量分别设为fa和Ga，而将位置检测光L2b的衰减系数和检测光量分别设为fb和Gb，则

Ga＝fa·Ea＝fa·k·Ia

Gb＝fb·Eb＝fb·k·Ib。

因此，如果在光检测器15中能够检测出Ga/Gb，即两位置检测光的检测光量之比，则

Ga/Gb＝(fa·Ea)/(fb·Eb)＝(fa/fb)·(Ia/Ib)，因此，只要已知相当于发出光量之比Ea/Eb和控制量之比Ia/Ib的值，就可以知道衰减系数之比fa/fb。如果在该衰减系数之比和两位置检测光的传播距离之比之间存在线性关系，则通过预先设定这种线性关系，就可以得到目标物体Ob的位置信息。

作为求出上述衰减系数之比fa/fb的方法，例如，以反相方式使位置检测用光源12A和位置检测用光源12B闪烁(例如，操纵矩形波状或者正弦波状的驱动信号，使其在某一频率上互相具有180度的相位差，并且在该频率处，两个传播距离不同而引起的相位差可以忽略)，然后，对检测光量的波形进行解析。更实际地来说，例如，固定一方的控制量Ia(Ia＝Im)，控制另一方的控制量Ib，以使检测波形变得不能够观测、即，使检测光量之比Ga/Gb变为“1”，并由此时的控制量Ib＝Im·(fa/fb)导出上述衰减系数之比fa/fb。

另外，还可以进行控制，以使两个控制量的和始终恒定，即，满足下式：

Im＝Ia+Ib。在这种情况下，由于下式：

Ib＝Im·fb/(fa+fb)成立，因此，如果假设fb/(fa+fb)＝α，则通过下式

fa/fb＝(1-α)α，就可以求出衰减系数之比。

因此，通过以互相反相的方式驱动位置检测用光源12A和位置检测用光源12B，就可以得到目标物体Ob在箭头A方向上的位置信息。另外，通过以互相反相的方式驱动位置检测用光源12C和位置检测用光源12D，就可以得到目标物体Ob在箭头B方向上的位置信息。因此，通过在控制系统中依次进行上述A方向和B方向上的检测动作，就可以得到目标物体Ob在XY平面上的位置坐标。即，在本实施方式的光学位置检测装置10中，4个位置检测用光源12A～12D通过改变一部分位置检测用光源和与该一部分位置检测用光源同等数量的另一部分位置检测用光源的组合来交替地点亮，进而射出上述位置检测光，从而得到目标物体Ob在XY平面上的位置坐标。

如上所述，在根据由光检测器15检测出的位置检测光的光量比来获得目标物体Ob在检测区域10R内的平面位置信息时，例如，可以采用如下的构成：将微处理器(MPU)用作信号处理部，由微处理器运行规定的软件(操作程序)来进行处理。另外，如后面参照附图3所述，也可以采用在使用了逻辑电路等硬件的信号处理部中进行处理的构成。这种信号处理部可以安装到带有位置检测功能的显示装置100中作为其中的一部分，或者也可以配置在安装有带有位置检测功能的显示装置100的电子设备的内部。

(信号处理部的构成实例)

图3是示出在应用了本发明的光学位置检测装置10和带有位置检测功能的显示装置100中的信号处理内容的说明图，其中，图3(a)是应用了本发明的光学位置检测装置10和带有位置检测功能的显示装置100的信号处理部的说明图，图3(b)是示出在信号处理部的发光强度补偿指令部中的处理内容的说明图。

如图3(a)所示，在本实施方式的光学位置检测装置10和带有位置检测功能的显示装置100中，位置检测用光源驱动电路110经由可变电阻111对位置检测用光源12A施加驱动脉冲，并经由逆变电路113和可变电阻112对位置检测用光源12B施加驱动脉冲。因此，位置检测用光源驱动电路110对位置检测用光源12A和位置检测用光源12B施加反相的驱动脉冲，并对位置检测光L2a、L2b进行调制后射出。然后，由通用的光检测器15来接收位置检测光L2a、L2b被目标物体Ob反射后的光。在光强度信号生成电路140中，大约1kΩ左右的电阻15r与光检测器15以串联方式电连接，并在光检测器15和电阻15r的两端施加有偏压Vb。

在该光强度信号生成电路140中，信号处理部150电连接于光检测器15和电阻15r的连接点P1。从光检测器15和电阻15r的连接点P1输出的检测信号Vc由下式表示：

Vc＝V15/(V15+电阻15r的电阻值)

V15：光检测器15的等价电阻。因此，如果将环境光未射入到光检测器15中的情况与环境光射入到了光检测器15中的情况相比较，则在环境光射入到光检测器15中的情况下，检测信号Vc的电平和振幅都将变大。

信号处理部150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。

位置检测用信号提取电路190具有由大约1nF的电容器组成的滤波器192，该滤波器192作为高通滤波器而发挥作用，其将直流成分从由光检测器15和电阻15r的连接点P1输出的信号中除去。因此，通过该滤波器192，从由光检测器15和电阻15r的连接点P1输出的检测信号Vc中提取光检测器15检测的位置检测光L2a、L2b的位置检测信号Vd。即，与已经调制的位置检测光L2a、L2b相比，可以认为环境光在某一定期间内其强度是恒定的，因此，由环境光引起的低频成分或者直流成分被通过滤波器192除去。

另外，位置检测用信号提取电路190在滤波器192的后段上具有加法电路193，该加法电路193具有220kΩ左右的反馈电阻194，由滤波器192提取出的位置检测信号Vd作为叠加到偏压Vb的1/2倍的电压V/2上的位置检测信号Vs输出到位置检测用信号分离电路170。

位置检测用信号分离电路170具有：开关171，其与施加到位置检测用光源12A上的驱动脉冲同步地进行开关动作；比较器172；以及电容器173，其分别与比较器172的输入线进行电连接。因此，如果位置检测信号Vs输入到位置检测用信号分离电路170，则在位置检测光L2a点亮期间内的位置检测信号Vs的有效值Vea和在位置检测光L2b点亮期间内的位置检测信号Vs的有效值Veb便被交替地从位置检测用信号分离电路170输出到发光强度补偿指令电路180。

发光强度补偿指令电路180在比较有效值Vea和Veb之后，进行如图3(b)所示的处理，并向位置检测用光源驱动电路110输出控制信号Vf，以使在位置检测光L2a点亮期间内的位置检测信号Vs的有效值Vea和在位置检测光L2b点亮期间内的位置检测信号Vs的有效值Veb的大小相等。即，发光强度补偿指令电路180比较在位置检测光L2a点亮期间内的位置检测信号Vs的有效值Vea和在位置检测光L2b点亮期间内的位置检测信号Vs的有效值Veb，在它们相等时，发光强度补偿指令电路180使位置检测用光源12A、12B对应的当前状态的驱动条件维持。与其相反，在位置检测光L2a点亮期间内的位置检测信号Vs的有效值Vea比在位置检测光L2b点亮期间内的位置检测信号Vs的有效值Veb小时，发光强度补偿指令电路180使可变电阻111的电阻值降低，提高位置检测用光源12A的出射光量。另外，在位置检测光L2b点亮期间内的位置检测信号Vs的有效值Veb比在位置检测光L2a点亮期间内的位置检测信号Vs的有效值Vea小时，发光强度补偿指令电路180使可变电阻112的电阻值降低，提高位置检测用光源12B的出射光量。

如上所述，在光学位置检测装置10和带有位置检测功能的显示装置100中，通过信号处理部150的发光强度补偿指令电路180来控制位置检测用光源12A、12B的控制量(电流量)，以使由光检测器15检测到的与位置检测光L2a、L2b对应的检测量相等。因此，在发光强度补偿指令电路180中存在有下述的有关位置检测用光源12A、12B的控制量的信息：在位置检测光L2a点亮期间内的位置检测信号Vs的有效值Vea与在位置检测光L2b点亮期间内的位置检测信号Vs的有效值Veb为相同电平，因此，如果将该信息作为位置检测信号Vg输出到位置判断部120，则位置判断部120便可以得到检测区域10R上的目标物体Ob在箭头A方向上的位置坐标。另外，利用同样的原理，可以得到检测区域10R上的目标物体Ob在箭头B方向上的位置坐标。由此，可以得到目标物体Ob在XY平面上的位置坐标。

另外，在本实施方式中，在位置检测用信号提取电路190中，滤波器192通过从由光检测器15和电阻15r的连接点P1所输出的检测信号Vc中去除由于环境光而引起的直流成分来提取位置检测信号Vd。因此，即使在从光检测器15和电阻15r的连接点P1输出的检测信号Vc中含有因环境光的红外成分而引起的信号成分的情况下，也能够消去该环境光的影响。

(在本实施方式中的位置检测方法)

图4是示出在应用了本发明的光学位置检测装置10和带有位置检测功能的显示装置100中，在进行位置检测时的位置检测用光源的点亮模式的说明图，其中，图4(a)、(b)分别是在进行导光板13(检测区域10R)的长边方向上的位置检测和短边方向上的位置检测时的说明图。

在本实施方式的光学位置检测装置10中，作为4个位置检测用光源12A～12D通过改变一部分位置检测用光源和与该一部分位置检测用光源同等数量的另外一部分位置检测用光源的组合来交替地点亮进而射出位置检测光的构成方式，采用了下述的构成。即，在本实施方式的光学位置检测装置10中，如图4(a)所示，在进行导光板13(检测区域10R)的长边方向上的位置检测时，同相驱动位置检测用光源12A、12D，并同相驱动位置检测用光源12B、12C，而反相驱动位置检测用光源12A、12D与位置检测用光源12B、12C，进而在导光板13(检测区域10R)的长边方向(X方向)上形成位置检测光的强度分布。

另外，在进行导光板13(检测区域10R)的短边方向上的位置检测时，在与长边方向的位置检测不同的时刻，如图4(b)所示，同相驱动位置检测用光源12A、12C，并同相驱动位置检测用光源12B、12D，而反相驱动位置检测用光源12A、12C与位置检测用光源12B、12D，进而在导光板13(检测区域10R)的短边方向(Y方向)上形成位置检测光的强度分布。

采用这种方法也能够得到目标物体Ob在XY平面上的位置坐标。根据这种使多个位置检测用光源同时点亮的构成，例如，与使一个位置检测用光源点亮的构成相比，可以在更广的范围内得到恰当的位置检测光的明暗倾斜分布，因此，可以进行更准确的位置检测。

另外，在本实施方式中，在进行导光板13(检测区域10R)的长边方向上的位置检测时，根据在位置检测用光源12A、12D点亮期间与位置检测用光源12B、12C点亮期间内的光检测器15的检测结果的差异，进行在导光板13的长边方向上的位置检测。另外，在进行导光板13(检测区域10R)的短边方向上的位置检测时，根据在位置检测用光源12A、12C点亮期间与位置检测用光源12B、12D点亮期间内的光检测器15的检测结果的差异，进行在导光板13的短边方向上的位置检测。利用这种方法，也可以消去有关环境光的影响。另外，如果如图2(c)所示的强度分布是简单的增加或者简单的减小，则即使在不存在线性关系的情况下也可以进行位置检测。

(导光板的详细构成)

图5是在应用了本发明的光学位置检测装置10和带有位置检测功能的显示装置100中所使用的导光板13的说明图，其中，图5(a)、(b)、(c)分别是导光板13的平面图、放大显示导光板13的4个角部分中的用虚线表示的一个角部分的平面图和导光板13的平面图、示出从导光板13射出的位置检测光的强度分布的说明图。另外，在图5(c)中所示的光量分布相当于在图5(a)中用X1-X1′表示的位置上的光量分布。

如图5(a)、(b)所示，在本实施方式的光学位置检测装置10和带有位置检测功能的显示装置100中，在导光板13上，在其4个角部分(角部分13e、13f、13g、13h)中的每个角部分中各形成有1个光入射部(光入射部13a、13b、13c、13d)，并在每个该光入射部处分别设置了1个位置检测用光源(位置检测用光源12A、12B、12C、12D)。

在本实施方式中，在俯视观察导光板13时，光入射部13a、13b、13c、13d具有如下形状(凹凸形状)：在相对于导光板13的长边部分13k、13l和短边部分13i、13j倾斜地切去上述导光板13的角部分13e、13f、13g、13h后的部分上形成有多个凹凸13p。在本实施方式中，以相对于导光板13的长边部分13k、13l和短边部分13i、13j成45°角度的方式切去角部分13e、13f、13g、13h，并且位置检测用光源12A、12B、12C、12D的中心光轴与长边部分13k、13l和短边部分13i、13j成45°角度。角部分13e、13f、13g、13h有时以与对角线垂直的方式切去，在这种情况下，位置检测用光源12A、12B、12C、12D的中心光轴就在对角线上。

在本实施方式中，如图5(b)所示，多个凹凸13p由顶部132p朝向上述位置检测用光源12D的多个棱柱状的凸部130a(凸部)形成。顶部132p的角度θa优选为50°～80°，在本实施方式中，顶部132p的角度θa为60°。

在如此构成的凹凸13p中，位于短边部分13i侧上的斜面作为偏转用入射面131p而发挥功能，其使从光入射部13d射入的位置检测光的一部分通过折射偏转为沿导光板13的长边部分13l的方向。即，从位置检测用光源12D发出的位置检测光虽然包括射向沿着长边部分13l的方向、导光板13的对角方向以及沿着短边部分13i的方向的光，但是，如图5(b)箭头L11所示，对于射向导光板13的对角方向的光的一部分而言，通过在偏转用入射面131p上的折射，其行进方向偏转为沿着长边部分13l的方向。因此，在从导光板13射出的位置检测光L2d的强度分布中，具有规定强度的区域在长边部分13l侧的边界区域从在图5(b)中虚线L111所示的位置到虚线L112所示的位置接近长边部分13l。因此，在从导光板13射出的位置检测光L2d的强度分布中，可以提高沿长边部分13l方向上的强度。在其他角部分13e、13f、13g上也是同样的。

因此，在进行导光板13的长边方向上的位置检测时，如参照图4(a)说明过的那样，如果将位置检测用光源12A、12D变为点亮状态，而将位置检测用光源12B、12C变为灭灯状态，则如图5(c)所示，从导光板13射出的位置检测光的强度便从短边部分13i到短边部分13j简单地减小。在将位置检测用光源12B、12C变为点亮状态，而将位置检测用光源12A、12D变为灭灯状态的情况也一样。

(本实施方式的主要效果)

如上所述，在本实施方式的光学位置检测装置10和带有位置检测功能的显示装置100中，位置检测光L2a～L2d从导光板13的光射出面13s射出，且其被配置在导光板13的出射侧的目标物体Ob所反射，则该反射光将由光检测器15进行检测。在这里，如果在检测区域10R中的位置检测光L2a～L2d的强度和到位置检测用光源12A～12D的距离具有规定的相关性，则可以根据通过光检测器15得到的光接收强度来检测目标物体Ob的位置。因此，没有必要沿着检测区域10R配置多个光学元件，进而可以构成低成本并且低耗电量的位置检测装置10。

另外，在本实施方式中，导光板13具有大致长方形的平面形状，在导光板13的4个角部分13e、13f、13g、13h中的每个角部分处分别以1对1的方式设置了光入射部13a、13b、13c、13d和位置检测用光源12A、12B、12C、12D。因此，即使在导光板13的角部分13e、13f、13g、13h的附近，从导光板13射出的位置检测光L2a～L2d的强度也高。

另外，在光入射部13a、13b、13c、13d形成有多个凹凸13p，并且凹凸13p具有偏转用入射面131p，该偏转用入射面131p通过折射作用使入射的位置检测光L2a～L2d的一部分偏转为沿导光板13的长边部分13k、13l的方向。因此，能够提高在沿着导光板13的长边部分13k、13l的方向上传输的位置检测光L2a～L2d的光量。因此，在进行导光板13的长边方向上的位置检测时，在检测区域10R上位置检测光L2a～L2d的出射光量具有适当的强度分布，因而可以提高位置检测精度。

另外，在本实施方式中，多个凹凸13p由顶部132p朝向位置检测用光源12A、12B、12C、12D的多个棱柱状的凸部130a形成。而且，顶部132p的角度θa为50°～80°。在这里，如果顶部132p的角度θa超过80°，则过于偏转为沿着导光板13的边的方向，另外，如果顶部132p的角度θa不到50°，则不能够充分地偏转为沿着导光板13的长边部分13k、13l的方向。而在本实施方式中，顶部132p的角度θa为60°，其大小正处在上述的最适范围内。因此，在检测区域10R上，可以形成位置检测光L2a～L2d的恰当的出射光量的强度分布。

(导光板13的其他构成实例)

图6是在应用了本发明的光学位置检测装置10和带有位置检测功能的显示装置100中所使用的其他导光板13的说明图，其中，图6(a)、(b)、(c)分别是导光板13的平面图、放大示出导光板13的4个角部分中的用虚线包围的一个角部分的平面图和导光板13的平面图、示出从导光板13射出的位置检测光的强度分布的说明图。另外，在图6(c)中所示的光量分布相当于在图6(a)中用X2-X2′表示的位置上的光量分布。另外，本实施方式的基本构成与上述的实施方式相同，因此，对于共同的部分标以相同的符号并略去对它们的相关说明。

如图6(a)、(b)所示，在本实施方式的光学位置检测装置10和带有位置检测功能的显示装置100中，在导光板13上，分别在其4个角部分(角部分13e、13f、13g、13h)中的每个角部分处各形成有1个光入射部(光入射部13a、13b、13c、13d)，并在该光入射部上分别设置了1个位置检测用光源(位置检测用光源12A、12B、12C、12D)。

在这里，4个光入射部13a、13b、13c、13d分别包括设置在导光板13的长边部分13k、13l侧的第1光入射部分131a、131b、131c、131d以及设置在导光板13的短边部分侧的第2光入射部分132a、132b、132c、132d。与该光入射部13a、13b、13c、13d的结构相对应，位置检测用光源12A、12B、12C、12D分别设置成朝向第1光入射部分131a、131b、131c、131d发出位置检测光的第1发光元件121A、121B、121C、121D和向第2光入射部分132a、132b、132c、132d发出位置检测光的第2发光元件122A、122B、122C、122D。在这里，第1发光元件121A、121B、121C、121D的中心光轴垂直于第1光入射部分131a、131b、131c、131d，第2发光元件122A、122B、122C、122D的中心光轴垂直于第2光入射部分132a、132b、132c、132d。

在本实施方式中，第2光入射部分132a、132b、132c、132d为平坦面。与其相反，第1光入射部分131a、131b、131c、131d具有形成了多个凹凸13r的形状(凹凸形状)。

在本实施方式中，如图6(b)所示，多个凹凸13r由顶部132r朝向第1发光元件121D的多个棱柱状的凸部130b形成。顶部132r的角度θb优选为50°～80°。在本实施方式中，顶部132r的角度θb为60°。

在如此构成的凹凸13r中，位于角部分13h侧上的斜面作为偏转用入射面131r而发挥功能，其通过折射使从光入射部13d射入的位置检测光的一部分偏转为沿导光板13的长边部分13l的方向。即，从位置检测用光源12D发出的位置检测光虽然包括射向沿着短边部分13i方向的光，但是，如图6(b)中箭头L12所示，对于射向沿着短边部分13i的方向的光的一部分而言，通过在偏转用入射面131r上的折射，其行进方向偏转为沿着长边部分13l的方向。因此，在从导光板13射出的位置检测光L2d的强度分布中，具有规定强度分布的区域在长边部分13l侧的边界区域从在图6(b)中虚线L121所示的位置到虚线L122所示的位置接近长边部分13l。因此，在从导光板13射出的位置检测光L2d的强度分布中，可以提高沿长边部分13l方向上的强度。在其他角部分13e、13f、13g上也同样。

在采用了这种构成的情况也与上述实施方式基本相同，在进行导光板13的长边方向上的位置检测时，同相驱动第1发光元件121A、121D和第2发光元件122A、122D，并同相驱动第1发光元件121B、121C和第2发光元件122B、122C。此时，反相驱动第1发光元件121A、121D及第2发光元件122A、122D和第1发光元件121B、121C及第2发光元件122B、122C。通过上述这样，在导光板13(检测区域10R)的长边方向(X方向)上形成位置检测光的强度分布。

在进行导光板13(检测区域10R)的短边方向上的位置检测时，在与进行长边方向上的位置检测不同的时刻，同相驱动第1发光元件121A、121C和第2发光元件122A、122C，并同相驱动第1发光元件121B、121D和第2发光元件122B、122D。此时，反相驱动第1发光元件121A、121C及第2发光元件122A、122C和第1发光元件121B、121D及第2发光元件122B、122D。通过上述这样，就可以在导光板13(检测区域10R)的短边方向(Y方向)上形成位置检测光的强度分布。

在这里，在第1光入射部分131a、131b、131c、131d上形成具有偏转用入射面131r的多个凹凸13r，该偏转用入射面131r使从第1光入射部分131a、131b、131c、131d入射的上述位置检测光的一部分偏转为沿导光板13的长边部分13k、13l的方向。因此，在进行导光板13的长边方向上的位置检测时，如果将第1发光元件121A、121D和第2发光元件122A、122D变为点亮状态，而将第1发光元件121B、121C和第2发光元件122B、122C变为灭灯状态，则如图6(c)所示，从导光板13射出的位置检测光的强度便从短边部分13i到短边部分13j简单地减小。另外，在将第1发光元件121B、121C和第2发光元件122B、122C变为点亮状态，而将第1发光元件121A、121D和第2发光元件122A、122D变为灭灯状态的情况也一样。因此，根据本实施方式，与上述实施方式1一样实现能够提高位置检测精度的效果。

(其他实施方式)

本发明的光学位置检测装置10和带有位置检测功能的显示装置100并不仅限于上述的实施方式，而在不脱离本发明的精神的范围内，可以进行各种改变，这一点是理所当然的。例如，在上述实施方式中，仅设置了一个光检测器15，但是，也可以在适当的位置上配置另外的光检测器。

另外，在上述实施方式中，在形成具有偏转入射面131p、131r的凹凸13p、13r时，设置了三角形的棱柱状凸部130a、130b，但是，参照图7～图14如下所述，也可以形成正弦波形状或者矩形波状的凹凸13p、13r。另外，在图7～图14中，说明了能够用于形成参照图5说明过的凹凸13p的凸部或者凹部，但是，参照图7～图14说明的凸部或者凹部也可以用于形成参照图6说明过的凹凸13r。另外，参照图7～图14说明的结构由于其基本构成与参照图5说明过的结构相同，因此，共同部分标以同一符号进行表示，并略去对其的详细说明。

(凹凸13p的变形例1)

图7是示出形成在应用了本发明的光学位置检测装置10的导光板13上的凹凸13p的变形例1的说明图。如图7所示，在本实施方式中，在导光板13的光入射部12d上形成凹凸13p时，形成了具有长方形或者正方形的平面形状(四角形状)的多个凸部130c，其结果，就在凸部130c之间形成了凹部130d。因此，从位置检测用光源12D作为发散光而射出的位置检测光在向导光板13射入时，就会在凸部130c的侧面130c1(偏转用入射面)处发生偏转。因此，位置检测光在导光板13内适当传播，因此，从导光板13发出的位置检测光的射出量就具有适当的强度分布。

(凹凸13p的变形例2)

图8是示出形成在应用了本发明的光学位置检测装置10的导光板13上的凹凸13p的变形例2的说明图，其中，图8(a)、(b)分别为凹凸13p的平面图和放大显示凹部130d底部的说明图。

如图8所示，在本实施方式中，在导光板13的光入射部12d上形成凹凸13p时，形成了具有长方形或者正方形的平面形状(四角形状)的多个凸部130c，其结果，在凸部130c之间形成了凹部130d。另外，在凹部130d的底部上还形成了尺寸比凸部130c小的棱柱状的凸部130d0。因此，从位置检测用光源12D作为发散光而射出的位置检测光在向导光板13射入时，就会在凸部130c的侧面130c1(偏转用入射面)和棱柱状凸部130d0的斜面(偏转用入射面)处发生偏转。因此，位置检测光在导光板13内适当传播，因此，从导光板13发出的位置检测光的射出量具有适当的强度分布。

(凹凸13p的变形例3)

图9是示出形成在应用了本发明的光学位置检测装置10的导光板13上的凹凸13p的变形例3的说明图，其中，图9(a)、(b)分别为凹凸13p的平面图和放大显示凸部13c的前端部的说明图。

如图9所示，在本实施方式中，在导光板13的光入射部12d上形成凹凸13p时，形成了具有长方形或者正方形的平面形状(四角形状)的多个凸部130c，其结果，在凸部130c之间形成了凹部130d。另外，在凸部130c的前端部上还形成了尺寸比凸部130c小的棱柱状凸部130c0。因此，从位置检测用光源12D作为发散光而射出的位置检测光在向导光板13射入时，就会在凸部130c的侧面130c1(偏转用入射面)和棱柱状凸部130c0的斜面(偏转用入射面)处发生偏转。因此，位置检测光在导光板13内适当传播，因此，从导光板13发出的位置检测光的射出量具有适当的强度分布。

(凹凸13p的变形例4)

图10是示出形成在应用了本发明的光学位置检测装置10的导光板13上的凹凸13p的变形例4的说明图。

如图10所示，在本实施方式中，在导光板13的光入射部12d上形成凹凸13p时，形成了具有梯形的平面形状(四角形状)的多个凸部130e，其结果，在凸部130e之间形成了凹部130f。在这里，凸部130e为与前端部相当的上底部比底部侧的下底部小的梯形形状。因此，凸部130e的侧面130e1变为向外倾斜的斜面。因此，从位置检测用光源12D作为发散光而射出的位置检测光在向导光板13射入时，在凸部130e的侧面130e1(偏转用入射面)处发生偏转。因此，位置检测光在导光板13内适当传播，因此，从导光板13发出的位置检测光的射出量具有适当的强度分布。另外，在本实施方式中，如参照图8或者图9说明，也可以在凸部130e的前端部或者凹部130f的底部形成棱柱状的凸部。

(凹凸13p的变形例5)

图11是示出形成在应用了本发明的光学位置检测装置10的导光板13上的凹凸13p的变形例5的说明图。

如图11所示，在本实施方式中，在导光板13的光入射部12d上形成凹凸13p时，形成了多个凸部130g(弯曲凸部)和多个凹部130h(弯曲凹部)，其由曲线连续地连接所形成的波状的平面形状构成。其中，凸部130g的前端部和凹部130h的底部弯曲。因此，从位置检测用光源12D作为发散光而射出的位置检测光在向导光板13射入时，在凸部130g的前端部(偏转用入射面)和凹部130h的底部(偏转用入射面)处发生偏转。因此，位置检测光在导光板13内适当传播，因此，从导光板13发出的位置检测光的射出量具有适当的强度分布。

(凹凸13p的变形例6)

图12是示出形成在应用了本发明的光学位置检测装置10的导光板13上的凹凸13p的变形例6的说明图。

如图12所示，在本实施方式中，在导光板13的光入射部12d上形成凹凸13p时，形成了具有呈圆弧状凹陷的凹透镜状的平面形状的多个凹部130i(凹曲面)。因此，从位置检测用光源12D作为发散光而射出的位置检测光在向导光板13射入时，在凹部130i的凹曲面(偏转用入射面)处发生偏转。因此，位置检测光在导光板13内适当传播，因此，从导光板13发出的位置检测光的射出量具有适当的强度分布。

(凹凸13p的变形例7)

图13是示出形成在应用了本发明的光学位置检测装置10的导光板13上的凹凸13p的变形例7的说明图。

如图13所示，在本实施方式中，在导光板13的光入射部12d上形成凹凸13p时，形成了具有呈圆弧状膨胀的凸透镜状的平面形状的多个凸部130j(凸曲面)。因此，从位置检测用光源12D作为发散光而射出的位置检测光在向导光板13射入时，在凸部130j的凸曲面(偏转用入射面)处发生偏转。因此，位置检测光在导光板13内适当传播，因此，从导光板13发出的位置检测光的射出量具有适当的强度分布。

(凹凸13p的变形例8)

图14是示出形成在应用了本发明的光学位置检测装置10的导光板13上的凹凸13p的变形例8的说明图。

如图14所示，在本实施方式中，在导光板13的光入射部12d上形成凹凸13p时，形成了多个凸部130k和多个凹部130l。其中，凸部130k和凹部130l从中间向两侧间隔逐渐减小，并且，凸部130k和凹部130l构成了具有菲涅耳透镜的截面形状的凹凸13p。因此，从位置检测用光源12D作为发散光而射出的位置检测光在向导光板13射入时，在凸部130k和凹部130l的侧面(偏转用入射面)处发生偏转。因此，位置检测光在导光板13内适当传播，因此，从导光板13发出的位置检测光的射出量就具有适当的强度分布。

[带有位置检测功能的显示装置100的变形例]

在上述实施方式中，图像生成装置200的构成包括投射型显示装置203、207，但是，如图15～图18所示，如果采用直视型的显示装置作为图像生成装置200，则其可以应用到之后参照图19来说明的电子设备中。

(带有位置检测功能的显示装置100的变形例1)

图15是根据本发明的变形例1的光学位置检测装置10和带有位置检测功能的显示装置100的分解立体图，图16是示出其截面构成的说明图。另外，在带有位置检测功能的显示装置100中，光学位置检测装置10的构成由于与上述的实施方式相同，因此，对于共同的部分标以相同的符号并略去对它们的相关说明。

在图15和图16中所示的带有位置检测功能的显示装置100包括光学位置检测装置10和图像生成装置200，其中，光学位置检测装置10具有：发出位置检测光的位置检测用光源12、导光板13以及具有光接收部15a朝向检测区域10R的光检测器15。图像生成装置200是一种有机电致发光装置或者等离子显示装置等直视型显示装置208，并且其设置在光学位置检测装置10的输入操作侧的相反侧。直视型显示装置208在俯视观察时与导光板13重叠的区域上具有图像显示区域20R，在俯视观察时该图像显示区域20R与检测区域10R重叠。

(带有位置检测功能的显示装置100的变形例2)

图17和图18是根据本发明的变形例2的光学位置检测装置10和带有位置检测功能的显示装置100的说明图，其中，图17是根据本发明的变形例2的光学位置检测装置10和带有位置检测功能的显示装置100的分解立体图，图18是表示根据本发明的变形例2的光学位置检测装置10和带有位置检测功能的显示装置100的截面构成的说明图。另外，在本实施方式的带有位置检测功能的显示装置100中，光学位置检测装置10的构成由于与上述的实施方式相同，因此，对于共同的部分标以相同的符号并略去对它们的相关说明。

在图17和图18中所示的带有位置检测功能的显示装置100包括光学位置检测装置10和图像生成装置200，其中，光学位置检测装置10具有：发出位置检测光的位置检测用光源12、导光板13以及具有光接收部15a朝向检测区域10R的光检测器15。图像生成装置200包括作为直视型显示装置的液晶装置209和透光盖30。液晶装置209在俯视观察时与导光板13重叠的区域上具有图像显示区域20R，在俯视观察时该图像显示区域20R与检测区域10R重叠。

在本实施方式的带有位置检测功能的显示装置100中，根据需要，在导光板13的光出射侧配置了用于使位置检测光L2a～L2d均匀化的光学薄片16。在本实施方式中，作为光学薄片16，使用了第1棱镜薄片161，其与导光板13的光射出面13s相对；第2棱镜薄片162，其在与导光板13所在侧相反的一侧上与第1棱镜薄片161对置；以及光散射板163，其在与导光板13所在侧相反的一侧上与第2棱镜薄片162对置。相对于光学薄片16，在与导光板13所在侧相反的一侧上，矩形框状的遮光板17配置在光学薄片16的周围。该遮光板17可以防止从位置检测用光源12A～12D射出的位置检测光L2a～L2d发生泄漏。

液晶装置209(图像生成装置200)在相对于光学薄片16(第1棱镜薄片161、第2棱镜薄片162和光散射板163)，与导光板13所在侧相反的一侧上具有液晶面板209a。在本实施方式中，液晶面板209a为透过型液晶面板，具有使用密封材料23来粘结两个透光性基板21、22、并在该两个基板之间填充有液晶24的结构。在本实施方式中，液晶面板209a为有源矩阵型液晶面板，并在两个透光性基板21、22中的一个基板上形成有透光性的像素电极、数据线、扫描线、像素开关元件(图中未显示)，在另一个基板上形成有透光性的公共电极(图中未显示)。另外，像素电极和公共电极也有时形成在同一基板上。在该液晶面板209a中，如果对每个像素都经由扫描线输出扫描信号，并经由数据线输出图像信号，则在多个像素中的每个像素中控制液晶24的取向，其结果，在图像显示区域20R上形成图像。

在液晶面板209a中，在一个透光性基板21上设置有基板延伸部21t，其从另一个透光性基板22的外部向周围延伸。在该基板延伸部21t的表面上安装有构成驱动电路等的电子部件25。另外，基板延伸部21t与柔性布线基板(FPC)等布线部件26连接。另外，可以在基板延伸部21t仅安装布线部件26。根据需要，还可以在透光性基板21、22的外面配置偏光板(图中未显示)。

在这里，为了检测目标物体Ob的平面位置，必须将位置检测光L2a～L2d向由目标物体Ob进行操作的观察侧射出，将液晶面板209a配置得比导光板13和光学薄片16更接近于观察侧(操作侧)。因此，在液晶面板209a中，图像显示区域20R构成为能够使位置检测光L2a～L2d透过。另外，在液晶面板209a配置在与导光板13的观察侧相对的一侧上的情况下，没有必要使图像显示区域20R构成为能够使位置检测光L2a～L2d透过，但是，取而代之，必须使其构成为从观察侧通过导光板13可以看到图像显示区域20R。

液晶装置209包括用于对液晶面板209a进行照明的照明装置40。在本实施方式中，照明装置40在相对于导光板13与液晶面板209a所在的位置相对的一侧上，配置在导光板13和反射板14之间。照明装置40包括照明用光源41和一边传播从该照明用光源41发出的照明光，一边将其射出的照明用导光板43。照明用导光板43具有矩形的平面形状。照明用光源41例如由LED(发光二极管)等发光元件构成，并根据由驱动电路(图中未显示)发出的驱动信号发出例如白色的照明光L4。在实施方式中，沿着照明用导光板43的边部43a排列了多个照明用光源41。

照明用导光板43在与边部43a邻接的光出射侧的表面部分(光射出面43s的边部43a的外周部)上设置有倾斜面43g，使得照明用导光板43的厚度向着边部43a逐渐增加。根据具有这种倾斜面43g的入光结构，可以抑制设有光射出面43s的部分的厚度增加，并且使边部43a的高度与照明用光源41的发光面的高度一致。

在该照明装置40中，从照明用光源41射出的照明光从照明用导光板43的边部43a射入到照明用导光板43的内部之后，在照明用导光板43的内部向着相对侧的外边缘部43b传播，并从作为其中一个表面的光射出面43s射出。在这里，照明用导光板43具有如下导光结构：从光射出面43s射出的光的光量与内部传播光的光量之比从照明用导光板43的边部43a向着相对侧的外边缘部43b简单地增加。这种导光结构，例如，可以通过如下方式来实现：使形成在照明用导光板43的光射出面43s或者背面43t的用于光偏转或者光散射的微细的凹凸形状的折射面的面积、已被印刷的散射层的形成密度等沿着上述内部传播方向逐渐增大。通过设置这种导光结构，可以使从边部43a射入的照明光L4从光射出面43s上大体上均匀地射出。

在本实施方式中，照明用导光板43按如下方式配置：在与液晶面板209a的观看侧相对的一侧上，在平面图中与液晶面板209a的图像显示区域20R重叠，其作为所谓的背光源而发挥功能。但是，也可以按如下方式构成：将照明用导光板43配置在液晶面板209a的观看侧，作为所谓的前光源而发挥作用。另外，在本实施方式中，照明用导光板43配置在导光板13和反射板14之间，但是，也可以将照明用导光板43配置在光学薄片16和导光板13之间。另外，可以使用通用的导光板来形成照明用导光板43和导光板13。另外，在本实施方式中，位置检测光L2a～L2d和照明光L4共用光学薄片16。但是，也可以在照明用导光板43的光出射侧配置与上述光学薄片16不同的另外的专用光学薄片。这是因为在照明用导光板43中，为了使从光射出面43s射出的照明光L4的平面亮度均匀化，往往使用呈现出充分的光散射作用的光散射板，但是，在位置检测用的导光板13中，如果使从光射出面13s射出的位置检测光L2a～L2d发生很大的散射，则就会妨碍位置的检测。因此，要么不设置光散射板，要么必须使用具有比较轻微的光散射作用的光散射板，从这一点来看，优选将光散射板作为照明用导光板43的专用品。但是，可以共用棱镜薄片(第1棱镜薄片161和第2棱镜薄片162)等具有聚光作用的光学薄片。

(安装到电子设备中的实例)

下面，将参照图19说明应用了参照图7～图18说明过的带有位置检测功能的显示装置100的电子设备。图19是电子设备的说明图，其使用了根据本发明的带有位置检测功能的显示装置。图19(a)示出安装了带有位置检测功能的显示装置100的移动型个人计算机的构成。个人计算机2000包括作为显示单元的带有位置检测功能的显示装置100和主体部2010。在主体部2010上设置有电源开关2001和键盘2002。图19(b)示出安装了带有位置检测功能的显示装置100的手机的构成。手机3000包括多个操作按钮3001、滚动按钮3002以及作为显示单元的带有位置检测功能的显示装置100。通过操作滚动按钮3002，可以使显示在带有位置检测功能的显示装置100上的屏面滚动。图19(c)示出应用了带有位置检测功能的显示装置100的便携式信息终端(PDA：Personal Digital Assistants)的构成。便携式信息终端4000包括多个操作按钮4001、电源开关4002以及作为显示单元的带有位置检测功能的显示装置100。如果操作电源开关4002，则通讯录或者记事薄这样的各种信息便显示在带有位置检测功能的显示装置100上。

另外，作为应用了带有位置检测功能的显示装置100的电子设备，除了在图19中所示的之外，还可以列举出数码照相机、液晶电视、取景器型或者监视器直视型的磁带录像机、汽车导航系统、寻呼机、电子记事本、电子计算器、文字处理器、终端站、可视电话、POS终端、银行终端等电子设备。于是，可以使用上述的带有位置检测功能的显示装置100作为这些各种电子设备的显示部。

符号说明

10、光学位置检测装置

10R、检测区域

12A、12B、12C、12D、位置检测用光源

13、导光板

13a、13b、13c、13d、光入射部

13e、13f、13g、13h、角部分

13i、13j、短边部分

13k、13l、长边部分

13p、13r、凹凸

13s、光射出面

15、光检测器

15a、光接收部

100、带有位置检测功能的显示装置

121A、121B、121C、121D、第1发光元件

122A、122B、122C、122D、第2发光元件

131a、131b、131c、131d、第1光入射部

132a、132b、132c、132d、第2光入射部

200、图像生成装置

L2a、L2b、L2c、L2d、位置检测光

Claims (19)

1.一种光学位置检测装置，用于光学地检测检测区域内的目标物体的位置，其特征在于，包括：

位置检测用光源，发出照射到所述目标物体上的位置检测光；

导光板，包括将所述位置检测光采集到内部的光入射部，所述导光板将从该光入射部采集的所述位置检测光发出到所述检测区域上，进而在所述检测区域上形成所述位置检测光的出射光量的强度分布；

光检测器，具有光接收部，所述光接收部被配置成朝向所述检测区域，以便接收经所述目标物体反射后的所述位置检测光；以及

信号处理部，根据所述出射光量的强度分布来检测所述目标物体的位置，

所述导光板具有包括长边方向及短边方向的平面形状，

在该导光板的角部分设置有所述光入射部和所述位置检测用光源，

在所述光入射部形成有凹凸形状，所述凹凸形状具有使从该光入射部射入的所述位置检测光的一部分通过折射向沿所述导光板的长边部分的方向偏转的偏转用入射面。

2.根据权利要求1所述的光学位置检测装置，其特征在于，

在所述导光板的每个角部分上各设置一个所述光入射部和所述位置检测用光源，

在俯视观察所述导光板时，所述光入射部在相对于该导光板的长边部分和短边部分倾斜地切去了所述导光板的角部分的部分上形成有所述凹凸形状。

3.根据权利要求2所述的光学位置检测装置，其特征在于，所述凹凸形状由顶部朝向所述位置检测用光源的棱柱状凸部形成。

4.根据权利要求3所述的光学位置检测装置，其特征在于，

所述顶部的角度为50°至80°。

5.根据权利要求1所述的光学位置检测装置，其特征在于，

所述光入射部在所述导光板的角部分上具有设置在该导光板的长边部分侧的第1光入射部分以及设置在该导光板的短边部分侧的第2光入射部分，

所述位置检测用光源在所述导光板的角部分上被设置成朝向所述第1光入射部分发出所述位置检测光的第1发光元件和朝向所述第2光入射部分发出所述位置检测光的第2发光元件，

所述凹凸形状形成在所述第1光入射部分上。

6.根据权利要求5所述的光学位置检测装置，其特征在于，

所述凹凸形状由顶部朝向所述第1发光元件的棱柱状凸部形成。

7.根据权利要求6所述的光学位置检测装置，其特征在于，

所述顶部的角度为50°至80°。

8.一种带有位置检测功能的显示装置，其特征在于，

具有权利要求1至7中任一项所述的光学位置检测装置，并包括图像生成装置，所述图像生成装置在俯视观察时与所述导光板重叠的区域上形成图像。

9.一种光学位置检测装置，用于光学地检测目标物体的位置，其特征在于，包括：

导光板，在所述导光板的外周部分的4个角部分上具有光入射部；

4个位置检测用光源，朝向所述光入射部射出位置检测光；

光检测器，接收从所述导光板的厚度方向上的一个面射出后被所述目标物体反射了的所述位置检测光；以及

信号处理部，根据该光检测器中的光接收结果来检测所述目标物体的位置，

4个所述位置检测用光源通过改变一部分位置检测用光源和与该一部分位置检测用光源同等数量的另一部分位置检测用光源的组合来交替地点亮，从而射出所述位置检测光，并且

所述光入射部具有多个凹部或者多个凸部中的至少一者。

10.根据权利要求9所述的光学位置检测装置，其特征在于，

在所述光入射部上形成有棱柱状凸部作为所述凸部。

11.根据权利要求9所述的光学位置检测装置，其特征在于，

在所述光入射部上形成有四角形状的凸部作为所述凸部。

12.根据权利要求9所述的光学位置检测装置，其特征在于，

在所述光入射部上形成有四角形状的凸部作为所述凸部，同时在该凸部的前端部和被该凸部夹着的凹部的底部中的至少一者上形成有棱柱状凸部。

13.根据权利要求9所述的光学位置检测装置，其特征在于，

在所述光入射部上，作为所述凸部的弯曲凸部和作为所述凹部的弯曲凹部连接而形成。

14.根据权利要求9所述的光学位置检测装置，其特征在于，

在所述光入射部上形成有凸曲面作为所述凸部。

15.根据权利要求9所述的光学位置检测装置，其特征在于，

在所述光入射部上形成有凹曲面作为所述凹部。

16.根据权利要求9所述的光学位置检测装置，其特征在于，

在所述光入射部上，通过所述凸部和所述凹部形成有具有菲涅耳透镜的截面形状的凹凸。

17.根据权利要求9至16中任一项所述的光学位置检测装置，其特征在于，

所述位置检测光包括红外光。

18.根据权利要求9至17中任一项所述的光学位置检测装置，其特征在于，

所述导光板的所述一个面与图像投射的方向交叉。

19.一种带有位置检测功能的投射型显示装置，其特征在于，包括：

权利要求18所述的光学位置检测装置；以及

投射所述图像的图像投射装置。

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